1976: Vernieuwingsactiviteiten in het Nederlandse natuurkunde-onderwijs voor havo en vwo

pdf

Voorwoord¶

Tien jaar achtereen werd de Woudschotenconferentie voor leraren natuurkunde bij het vwo georganiseerd op het conferentieoord, waaraan zij haar naam ontleende. Door de sterk toenemende belangstelling voor de conferentie bezocht reeds een aantal jaren het maximaal mogelijke aantal deelnemers deze twee dagen voor de kerstvakantie en moesten elk jaar meer belangstellenden worden afgeschreven. Nu het dit jaar zelfs niet mogelijk bleek alle leden, die zich hadden ingeschreven van een plaats te voorzien werd besloten uit te wijken naar een ander conferentieoord, het Evert Kupersoord in Amersfoort, zodat het aantal deelnemers tot 250 kon worden uitgebreid. De aarzeling om het vertrouwde conferentieoord te verlaten makte snel plaats voor de vreugde dat het gekozen onderwerp “Vernieuwingsactiviteiten in het Nederlands Natuurkunde-onderwijs voor havo-vwo” zich in een zo grote belangstelling van de zijde van de Nederlandse natuurkundeleraar mocht verheugen. Dat deze belangstelling niet alleen passief, maar ook actief is volgde uit de resultaten van een enkète, die ter voorbereiding van die conferentie was gehouden. Daarbij bleek dat ongeveer $20 \%$ van de natuurkundesecties zelf bezig was met het ontwikkelen van lesmateriaal: De verslaggeving van een dergelijke conferentie met bv. programmmaonderdelen als een informatiemarkt, is geen eenvoudige zaak. Er is gekozen voor een opzet, waarbij het verslag grofweg in 4 delen uiteenvalt. Het eerste deel bevat de teksten van de ter conferentie uitgesproken voordrachten. Deel 2 geeft informatie over de aanwezige projecten (doelen, achtergronden, soort project, enz.). Materiaalvoorbeelden van een groot aantal van deze projecten zijn in deel 3 samengebracht. Deel 4 tenslotte geeft de verslagen van de discussies van zaterdagmiddag. Het vorige Woudschotenverslag bevat eveneens informatie over en materiaalvoorbeelden van het DBK-VU-project; voor aanvullende informatie kan ook verwezen worden naar het verslag van de PLON-resonansconferentie 1976. Rest mij mijn dank uit te spreken aan allen die aan de teksten van dit verslag hebben bijgedragen: de conferentievoorzitter G. Schoemaker, de inleiders, de samenstellers van de voorinformatie, de deelnemers van de projecten die informatie en/of materiaalvoorbeelden inzonden en de verslaggegevers van de discussiegroepen.

Namens de Werkgroep Natuurkunde-didactiek C. Floor, sekretaris.

Programma¶

vrijdag 17 december 1976

zaterdag 18 december 1976

DEEL 1: Voordrachten¶

Inleiding door de conferentievoorzitter¶

G. Schoemaker

Aan derden duidelijk maken dat je naar de Woudschotenconferentie gaat die gehouden wordt op het Kupersoord, valt ook niet mee. Nico Scheepmaker beschreef dit fenomeen onlangs in een “Trijfel”. In deftige families heette de dienstbode altijd Maartje dat was gemakkelijker voor mevrouw en meneer, ze hoefden de eigennamen José, Gerda, Truus ...... niet bij te houden. Hij beschrijft ook dat 't zo lastig is te wennen aan de nieuwe namen van de rijders aan de schaatstop; Piet Kleine, Hans van Helden, Sies Uylkema. Hij stelt voor de snelste rijders gewoon Schenk of Verkerk te noemen, goede voetballers noem je dan Cruyff en Neeskens. Een conferentie op 't Kupersoord “Woudschoten conferentie” noemen is net zo iets. De moeilijkheid zit 'm in het formele taalgebruik. We gebruiken dagelijks formele taal op school. Een lichaam A (kubus, rood, ....) beweegt met een konstante snelheid $V \mathrm{~m} / \mathrm{sec}$ (kleuterkruipsnelheid, snelheid van een supersonisch vliegtuig, .....) langs rechte 1 (getekend met krijt, potlood, helemaal niet getekend, .....).

De leerplanontwikkelaar is ook zo’n variabele.

Zijn werk kan inhouden het helpen formuleren van doelstellingen, agogisch bezig zijn. Vragen als “Wat vind je er zelf van?”, “Hoe kom ik over?”, behoren tot zijn standaarduitrusting.

Zijn werk kan inhouden adviezen geven aan scholen over bestaande spullen. Een informant over ontwikkelde materialen.

De leerplanontwikkelaar die ook in de klas komt en niet alleen als “loerder”.

De leerplanontwikkelaar die zo verweven is met de school dat hij ook schaatst als er ijsvrij is.

Op deze conferentie zijn 21 projecten te zien. Zoiets wijst op een bepaalde aanpak en manier van denken over leerstofontwikkelingen in de wereld van het natuurkundeonderwijs. Bijvoorbeeld het PLON maakt concrete materialen in samenwerking met een aantal scholen. In werkwijzen en opvattingen zijn er duidelijke parallellen met het IOWO. Ook daar vindt men dat je concrete voorbeelden van onderwijs moet geven om met leraren te kunnen praten over dat onderwijs. Door concrete stukjes te geven, kan een leraar in de discussie daarover een ‘thuiswedstrijd’ spelen. Er zijn secties die een leergang natuurkunde voor VWO en HAVO hebben gemaakt, gebaseerd op uitgangspunten over onderwijs. Uitgangspunten als: leerlingen leren door conclusies trekken uit eigen ervaringen, opgedaan in praktische situaties. Er zijn secties die samenwerken met een uitgever. Kortom een zeer geschakeerd beeld van werkwijzen. Ik vind het een goede zaak dat de werkgroep hierin een coördinatiepunt is; hetgeen blijkt uit het houden van deze conferentie.

Tussen leerplanontwikkeling en ontwikkelingshulp bestaan overeenkomsten. We kennen in de ontwikkelingshulp grote projecten met een enorme organisatie. “De voedselpakketten vind je te koop op de markt in Teheran” zeggen de kritici. Ik ben van mening dat er situaties zijn waarin je op grote schaal hulp moet bieden met behulp van grote organisaties en veel middelen, in de wetenschap dat een deel van de hulp aankomt op de plaatsen waar dat nodig is en een ander deel als verloren moet worden beschouwd. Er zijn ook kleine projecten waarbij twee man samen met inwoners van een dorp een pomp slaan. Vergelijkend met de lpo vraag je je af welke ruimte de SLO zal krijgen om leerplanontwikkeling te bedrijven. Betekent SLO met z’n allen bij elkaar, met de talen, de maatschappijleer dans, mime en drama. Betekent dat alle ontwikkelingen opnieuw samen doormaken maar nu gezamenlijk. Dat doet me denken aan een vroeger groot project in de geschiedenis van de mensheid; de torenbouw van Babel. In dat project stond men niet meer met de beide benen op de grond, de afstand tot het veld was te groot geworden. Of kan de SLO in goede coördinatie ruimte bieden aan ontwikkelingen op kleine schaal. Integratie als de delen daar aan toe zijn. Of moeten we een SLO hebben die afhankelijk van het project een werkwijze kan kiezen.

De ervaringen van Vitus, Twickel, PLON, Mavoproject, enz. zijn moeilijk overplaatsbaar, tenzij de aangesprokene op zijn manier bezig is met het bouwen aan het natuurkundeonderwijs. Zo komen we bij het doel van de conferentie: Zicht krijgen op vernieuwingsactiviteiten in het Nederlands onderwijs. Een norm voor het welslagen van de conferentie is: “Kunnen we dit soort conferenties, “Woudschoten-conferenties” blijven noemen na een eerste conferentie op 't Kupersoord?” Zo ja, dan is de essentie van deze conferentie behouden gebleven: een plek waar je elkaar kunt verstaan, waar je de akku weer eens kunt opladen, kortom licht in de duisternis.

Onderwijsactiviteiten in het natuurkundeonderwijs¶

H.P. Hooymayers

Inleiding¶

Ik wil proberen een aantal in opzet verschillende materiaalontwikkelingsactiviteiten voor natuurkunde te schetsen die in binnen- en buitenland zijn waar te nemen gedurende de laatste twintig jaar. In deze materiaalontwikkeling zijn verschillende typen activiteiten herkenbaar, die alhoewel niet scherp van elkaar af te grenzen toch enkele, voor elk van de typen, karakteristieke kenmerken vertonen. Op het eerste gezicht zou men verwachten dat er uitsluitend van een tweedeling sprake is, enerzijds de groot opgezette projecten (b.v.PLON) en anderzijds de situatie waarbij één of meer leraren samenwerken aan een boek (boeken) dat via de gebruikelijk weg (educatieve uitgever) op de markt verschijnt. Nadere bestudering leert ons echter dat er ook binnen Nederland veel meer nuances zijn waar te nemen ten aanzien van de materiaalontwikkelingsactiviteiten. Zo zijn er binnen de projecten een aantal ontwikkelingstrends zichtbaar, terwijl ook in de wijze waarop leraren voor hun eigen leerlingen materiaal maken veranderingen zijn waar te nemen. Ik wil proberen enkele typen van materiaalontwikkeling hieronder te beschrijven doormiddel van de erbij behorende karakteristieke kenmerken. Hoewel er ten aanzien van een aantal aspecten van materiaalontwikkeling in zekere zin ontwikkelingsfasen zijn op te merken, wil ik toch het woord ontwikkelingsfase zo veel mogelijk vermijden omdat de verschillende ontwikkelingsactiviteiten in de meeste landen (ook in Nederland) nog steeds naast elkaar plaats vinden. Ik gebruik daarom liever de uitdrukking ‘type van materiaalontwikkeling’ dan ‘fase van materiaalontwikkeling’. Na een beschrijving van de verschillende typen wil ik er vervolgens nog enigszins nader op ingaan en ook een relatie leggen met de Nederlandse situatie voor het natuurkundeonderwijs.

Typen van materiaalontwikkelingsactiviteiten voor natuurkunde¶

De vijf typen die ik zou willen onderscheiden zijn herkenbaar aan de volgende kenmerken.
A. Leraren schrijven in hun vrije tijd alleen of met $z$ 'n tweeen een natuurkunde boek dat bruikbaar is binnen de gegeven randvoorwaarden:

• de verschillen tussen de diverse boeken zijn meestal vakinhoudelijk, d.w.z. ze trachten veranderingen aan te brengen ten aanzien van enkele deelaspecten van het totale natuurkundeonderwijs.

• de schrijvende leraren proberen vaak gedeelten van het materiaal uit in hun eigen klassen.

• leerlingenboeken, practicumboeken en opgavenboeken worden veelal door verschillende auteurs geschreven en vormen dan ook meestal geen goed samenhangend geheel. De laatste tijd wint een integratie van deze boeken duidelijk terrein

• lerarenhandleidingen ontbreken.

• apparatuur wordt in apparatuurfirma’s ontwikkeld zonder overleg met de auteurs. Deze gaan gewoonlijk uit van wat er aan apparatuur op de markt is.

• de software voor audio-visuele media wordt geheel los van het geschreven lesmateriaal ontwikkeld en past dientengevolge nagenoeg nooit bij het lesmateriaal.

• een educatieve uitgever neemt, eventueel na een marktonderzoek, het risico van de uitgave voor zijn rekening en gebruikt zijn distributie- en reklame appararaat voor de verspreiding.

• de boeken moeten over het algemeen zodanig geschreven zijn dat de verkoop tenminste geen verlies oplevert. (dit verklaart voor een gedeelte het ontbreken van uitgebreide lerarenhandleidingen)

• de beloning van de leraar vindt achteraf plaats in evenredigheid met de verkoop.
  B. Centraal geinitieerde projecten worden ontwikkeld, nagenoeg steeds met steun van vakspecialisten uit universiteiten.

• universitaire deskundigen nemen het initiatief om lesmateriaal te ontwikkelen met geldelijke steun van industriële stichtingen (Nuffield-, sloan- en Ford Foundation) en de overheid.

• het aksent ligt op verbetering van de vakinhoud (heldere presentatie, relevante leerstof vanuit de vakinhoud gezien) en een betere afstemming van practicummateriaal en opgaven op de geschreven lesteksten (PSSC).

• de lerarenhandleiding doet zijn intrede maar bevat in hoofdzaak vakinhoudelijke aanwijzingen. Bij deze projecten begint zich het ontwikkelen van leerpakketten af te tekenen.

• deskundigen zijn nagenoeg uitsluitend vakspecialisten gedeeltelijk bijgestaan door leraren.

• op scholen wordt het materiaal uitgeprobeerd maar er vindt geen systematische formatieve evaluatie plaats. De terugkoppeling van de resultaten uit de proefscholen naar het uiteindelijke materiaal is meestal zwak en vindt in hoofdzaak plaats door gesprekken met leraren.
  C. Centraal geinitieerde projecten worden breder van opzet

• ook niet cognitieve aspecten beginnen belangrijk te worden (leren samenwerken, leren plannen, etc.) en worden bewuster als leerlingactiviteiten in het materiaal ingebouwd. ook media, werkvormen en lesorganisatie worden uitgeprobeerd en beschreven. Er ontstaat veel meer een total pakket (project Physics).

• wat de onderwijskundige principes betreft legt men zich in hoofdzaak toe op het concretiseren van een tweetal ‘fundamental beliefs’ te weten: ‘leren is doen’ tegenover ‘leren is luisteren’. ‘leren is ervaren’ tegenover ‘lexen is het vergaren van kennis’ (Nuffield projecten, science of the $70^{\prime}$ s)

• de leerlingen krịjgen steeds meer invloed op de opbouw van de leerstof. De leerstofkeuze wordt meer aangepast aan de rijpheid en de behoefte van de betreffende leerlingen en minder aan de logische vakstructuur (science should be relevant, science should be interesting, science should be easy).

• deskundigen zijn nu vakleraren, vakdidactici, vakspecialisten en sociale wetenschappers.

• de verspreidingsstrategie van het materiaal en ook de ontwikkelingsstrategie is veelal nog ‘top down’ d.w.z. vanuit beleidsinstanties doorgespeeld naar leraren. Landen met centraal schriftelijke eindexamens gebruiken dit vaak als stuur om de gewenste veranderingen te besturen (door te voeren).
  D. Naast centraal geinitieerde projecten beginnen ook initiatieven van scholen en secties een rol te spelen

• vakkenintegratie (science) begint vooral voor de leeftijdsgroepen van 5 tot 14 - jarigen sterk terrein te winnen.

• de zogenaamde $2 e$ generatie-projecten ontstaan waarbij een veel sterkere onderwijskundige onderbouwing (Piaget, Gagné) wordt nagestreefd (b.v. Australian Science Education Project (ASEP), Science 5-13, Schools Council Integrated Science Project (SCISP)).

• er komt meer nadruk op de totaal aanpak binnen een vak of leergebied (d.w.z. vernieuwing van doelstellingen, leerstof, werkvormen, spectrum van leerlingactiviteiten, examens, media etc. tegelijkertijd).

• steeds meer en ook systematischer formatieve evaluatie vindt plaats (d.w.z. steeds beter en systematischer wordt nagegaan hoe bruikbaar het lesmateriaal in de klas blijkt te zijn om gegevens bij elkaar te krijgen voor een revisie van het materiaal).

• de invloed van de lespraktijk op het uiteindelijke product neemt toe. deskundigen zijn vakleraren, vakdidactici, onderwijskundigen, vakspecialisten en evajuatie deskundigen.

• de top down strategie begint terrein te verliezen
  E. Naast projecten per vak doen ook schoolprojecten hun intrede

• de nadruk op de totaal aanpak neemt toe waarbij nu de gehele school wordt betrokken.

• vernieuwingen vinden nu ook plaats binnen de mesostructuur van de school, d.w.z. binnen de school als sociaal systeem. (veranderingsdeskundigen gaan een rol spelen)

• niet alleen leraren maar ook leerlingen en ouders zijn nu sterk betrokken bij de ontwikkelingen.

• er wordt onderwijs gegeven aan heterogene leerlingengroepen (differentiatie binnen klasseverband). Het zelfontwikkelingsmodel voor leexlingen krijgt meer aksent, leren van elkaars verschillen (Bijlmer en andere middenschoolexperimenten).

• er ontstaat een verschuiving van het deskundigheidsmodel met een sterke centrale groep in de richting van leraren die zeker vakinhoudelijk minder begeleid worden. Daarbij spelen het diepte/breedte dilemma en het proces/ product dilemma een rol (zie blz. 4 en 5 voor nadere uitleg).

• bij vakprojecten tracht men het eigen gezicht van de vaksektie zo veel mogelijk recht te doen door slechts externe richtlijnen (projectkrant) en hulp (workshops, schoolbezoeken etc.) te geven, maar dan zodanig dat de leraren zelf het concrete lesmateriaal ontwikkelen. Het Project Fuse (Foundation of Unified Science Education) is daar een voorbeeld van.

Enige nadere opmerkingen bij de beschreven ontwikkelingstypen en de koppeling met de Nederlandse situatie¶

Nagenoeg al het materiaal dat momenteel op de Nederlandse markt verkrijgbaar is voor natuurkunde, is ontwikkeld op de wijze zoals onder type A is geschetst. Vele leraren die een tijd hebben lesgegeven beginnen het lesmateriaal dat zij gebruiken steeds meer aan te passen aan hun eigen mogelijkheden als leraar en hun eigen opvattingen over onderwijs, natuurkunde en natuurkundeonderwijs. De stencils die zij in hun vrije tijd schrijven met Én of soms ook meer collega’s kunnen in sommige gevallen uitgroeien tot een hele leergang. Uit een enquête die wij in september 1976 hebben gehouden onder de 570 Nederlandse scholen die over een havo en/of vwo afdeling beschikken blijkt dat een kleine 20% van de natuurkundesecties van deze scholen (ruim 100) te kennen geeft dat zij op én of andere manier bij materiaalvernieuwingsactiviteiten betrokken zijn. slechts een zeer klein percentage van de leraren is echter alleen of samen met anderen bezig met het schrijven van leerboeken die bedoeld zijn om op grotere schaal uitgegeven te worden via de gebruikelijke weg. Overwegend wordt er in sektieverband gewerkt aan materiaal voor de eigen school. Ook werkt een veertigtal havo/vwo natuurkundesecties mee aan projecten die door de overheid gesubsidieerd worden. (denk aan de middenschoolexperimenten en het in Utrerht uitgevoerde project LeerpakketOntwikkeling Natuurkunde) en aan projecten die steun krijgen vañ universiteiten, zoals het vu-project ‘Differentiatie Binnen Klasseverband’. Korte beschrijvingen van een 20-tal sterk uiteenlopende activiteiten treft U elders in dit conferentieverslag aan.

PSSC-project¶

In tegenstelling tot de grote Nederlandse projecten voor natuurkunde die allen van minder dan 4 jaar geleden dateren is het beroemde PSSC-project reeds in 1956 begonnen en was daarmee het eerste belangrijke (natuurkunde) project voor het voortgezet onderwijs. Het vertoont de kenmerken van type B. Zo is het geinitieerd door het Physical Science Study Committee, een commissie van universitaire fysici en natuurkundeleraren. Twee belangrijke amerikaanse hoogleraren in de natuurkunde, Zacharias en Friedman, beide van het M.I.T. (Massachusetts Institute of Technology) speelden een hoofdrol in het tot stand komen van het project-materiaal. Het project werd gefinancieerd door de National Science Foundation, de Ford Foundation en de Sloan Foundation. Het aantal scholen waarop het ontwikkelde materiaal werd uitgeprobeerd liep van 8 scholen in 1957-'58 tot 600 scholen in het laatste projectjaar (1958-'59). In 1960 kwam het materiaal voor iedereen beschikbaar op de markt. Het leerboek, later in meer dan 20 talen vertaald, blonk uit door zeer heldere en ook voor leerlingen begrijpelijke fysische uiteenzettingen. Het was duidelijk een project dat voornamelijk vakinhoudelijke vernieuwing van de natuurkunde in zijn vaandel voerde, maar het gaf bovendien de eerste stoot tot de ontwikkelina van vollediae leerpakketten.

Experiment en theorie werden geïntegreerd. Zeer goede en toch goedkope practicumapparatuur werd ontwikkeld evenals een lerarenhandleiding en enkele films.

Project Physics Course¶

In Amerika startte men enkele jaren later (1962) al weer met de ontwikkeling van het zeer bekend geworden Project Physics dat in 1970 als 's werelds eerste totaal pakket op de markt kwam. Dit project waaraan de in 1971 gehouden Woudschotenconferentie werd besteed was tevens de belangrijkste aanleiding tot het ontstaan van het eerste Nederlandse natuurkunde project, dat in augustus 1972 startte, het PLON (project LeerpakketOntwikkeling Natuurkunde). Project Physics vertoont een groot aantal van de karakteristieken die onder type C zijn beschreven. Er werd ook een serieuze poging ondernomen om te komen tot een zorgvuldige evaluatie van het ontwikkelde materiaal. De resultaten daarvan zijn helaas nooit officieel in hun totaliteit gepubliceerd. In het begin van de zestiger jaren kwam in Engeland ook het Nuffield 0-level Project tot stand dat eigenlijk kenmerken vertoont van type $B$ en $C$. Dit is het project dat het Nederlands natuurkundeonderwijs misschien wel het meest heinvloed heeft. Vooral de opvattingen over natuurkundeonderwijs zoals ze zijn neergelegd in de teachers guides hebben hun sporen in Nederland achtergelaten.

Problemen rond het aanvaarden van onderwijsvernieuwingen¶

veel energie gestopt in het ontwikkelen van materiaal voor de zogenaamde integrated science pakketten, waarbij ook enkele projecten waren die men wel tot de tweede generatie projecten rekent. Bij Science 5-13 en ASEP bijvoorbeeld trachtte men het ontwikkelde materiaal wat steviger onderwijskundig te onderbouwen met de theorieen van Piaget, terwijl SCISP de leertheorie van Gagné als uitgangspunt nam. Kenmerken van type D zijn duidelijk te herkennen. Steeds meer begon men ook in te zien dat het ontwikkelen van materiaal wel een belangrijk maar misschien niet eens het aller belangrijkste aspect van leerplanontwikkeling is. Steeds vaker werden leerpakketontwikkelaars namelijk geconfronteerd met het feit dat hun dikwijls objektief beschouwd uitstekende materiaal veel minder aftrek had als door hen was verwacht. Als een school uiteindelijke toch besloot een dergelijk pakket aan te schaffen gebruikten zij het bovendien dikwijls geheel anders dan de leerpakketontwikkelaars hadden bedoeld. Elke school bleek een vrij sterk sociaal systeem te zijn met een aantal impliciet en expliciet geformuleerde regels. Een pakket dat, wilde het goed functioneren, een grote verandering van dit systeem vroeg werd of niet geaksepteerd of zodanig aangepast dat het zonder al te grote veranderingen van regels en leraren binnen dit systeem kon functioneren. Top-down strategieën (het van buiten opleggen) mislukten dan ook nagenoeg overal waar zij geprobeerd werden, behalve waar het ging om louter vakinhoudelijke veranderingen, die via het eindexamen bestuurd konden worden en slechts korte vakinhoudelijke bijscholingscursussen vereisten. Als van een leraar of van een school als geheel meer ingrijpende gedragsveranderingen worden verwacht zal het materiaal voldoende flexibel moeten zijn om recht te doen aan de specifieke mogelijkheden en beperkingen van de school en de leraar zelf. Bovendien zal een intensieve externe hulp belangrijk zijn. Enkele gouden regels bij een dergelijke begeleiding blijken:

• de leraar/school moet deze hulp op prijs stellen en er in geloven.

• het moet een zogenaamde ‘neem en geef’ situatie zijn waar alle betrokkenen van leren en willen leren. De externe deskundigen kunnen bijvoorbeeld leren van de onderwijservaringen van de leraren. Deze ervaring verschilt immers van leraar tot leraar en van school tot school.

• de situatie moet open, eerlijk en zo veel mogelijk voor ieder gelijkwaardig zijn. D.w.z. dat de rollen die ieder in het begeleidingsproces heeft zoveel mogelijk gelijkwaardig dienen te zijn.

• op een niet al te lange termijn moet het effect van de begeleiding zichtbaar worden en zich in een richting bewegen die allen op prijs stellen.

• de externe deskundigen moeten duidelijk mede bereid zijn een stuk verantwoordelijkheid te dragen t.a.v. de leerlingen die in het proces betrokken zijn. Ze moeten dus voor de leerlingen en hun ouders zowel op korte als op lange termijn zoveel mogelijk duidelijkheid proberen te scheppen. Deze duidelijkheid is natuurlijk ook voor de leraar erg belangrijk.

• elke leraar moet in het proces een speelruimte overhouden voor persoonlijke vrijheid.

Het diepte-breedte dilemma¶

De meer ingrijpende veranderingen kosten altijd erg veel tijd en daardoor geld (taakuren, deskundigen etc.). Hier stuit men op wat ik het diepte-breedte dilemma zou willen noemen. Als je een bepaalde hoeveelheid energie (geld, kader van deskundigen etc.) ter beschikking hebt zul je steeds opnieuw de keus moeten maken tussen diepte en breedte projecten. Onder breedte projecten zou ik projecten willen verstaan waaraan zeer veel scholen deelnemen zodat de begeleidingstijd en de aandacht per leraar/school gemiddeld gering is. Dit impliceert automatisch dat de vernieuwing/verandering niet diep kan zijn. Deze zal maar betrekkelijk weinig af kunnen wijken van het reeds bestaande onderwijs en zal dus uitsluitend deelaspecten van leerplanontwikkeling kunnen betreffen (alleen vakinhoud, uitsluitend mastery learning techniek toepassen etc.). Diepte projecten daarentegen zijn projecten waarbij veel energie gestoken wordt in een klein aantal scholen. Daar kan wel van alles tegelijkertijd overhoop worden gehaald (totaalontwikkeling) en kunnen ingrijpende veranderingen worden beproefd. Ze zijn in zekere zin grenzen verleggend. Voor zo’n situatie die altijd met zeer veel inspanning en onzekerheden voor de betrokkenen gepaard gaat is een ‘intensive care’ behandeling vereist om kans op succes te hebben. Dergelijke projecten dienen een zorgvuldige systematische formatieve evaluatie te omvatten en een zorgvuldige verslaggeving. Beide type projecten zijn belangrijk. De resultaten van de diepte projecten kunnen als een soort richtlicht dienen voor de breedte projecten. De deelnemers aan de breedte projecten weten dan immers wat er allemaal mogelijk is. Het terrein is verkend. De barricade gevechten zijn geleverd. Het onderwijs weet in welke richting het zich zou kunnen begeven en wat daar de mogelijkheden en moeilijkheden zijn. Het belang van de breedte projecten is vaak niet eens zo zeer het vervaardigde materiaal (product) maar veel eerder het ontstaan van nieuwe ideeën tengevolge van de discussies die er tussen het grote aantal deelnemers plaats vindt. Het proces dus waarbij de discussies over onderwijs, natuurkunde en natuurkundeonderwijs al degenen die daaraan deelnemen een stuk verder brengt. Bij de diepte projecten gaat het in zekere zin om het aftasten van grenzen. Het uiteindelijke resultaat zal daarom in elk geval een goede verslaggeving behoren te bevatten van de belangrijkste zaken (processen) waarmede men te maken heeft gehad. Het product behoeft dus zeker niet uitsluitend lesmateriaal te bevatten, maar vooral ook een goede beschrijving van belangrijke ervaringen. Juist aan goed beschreven ervaringen met lesmateriaal in de klassepraktijk is een groot gebrek, waardoor vele fouten steeds weer opnieuw gemaakt worden. Het is voor Nederland belangrijk, dat de zogenaamde technologische leemte (materiaal leemte) wordt opgevuld, hetgeen impliceert dat goed en konkreet lesmateriaal als voorbeeldmateriaal een noodzaak is voor alle projecten die nu aan de gang zijn. Dat makt de verantwoordelijkheid die rust op de schouders van het kleine legertje officieel aangestelde leerplanontwikkelaars nog groter.

^[4]Nederland die juist wat op gang begint te komen, weer een stuk worden teruggeworpen.

Nederlandse centraal geinitieerde projecten voox natuurkunde¶

Sprekend over de Nederlandse situatie binnen het natuurkundeonderwijs zou ik het mavo-project en het DBK-project van de VU in zekere zin breedte-projecten willen noemen, waarbij het mavo-project dan een schoolproject is dat bedoeld is om met alle vakken op 2 eindniveau’s uit te komen (profilering van het eindexamen) terwijl het VU-project een vakproject is. Ook het PLON is een vakproject voor natuurkunde maar heeft meer weg van een diepte-project. Dit is ondermeer af te lezen aan de relatief grote hoeveelheid tijd die men besteedt aan evaluatie en aan de intensieve begeleiding van proefschoolleraren, het totaal-karakter van de vernieuwingen en de relatief grote centrale ontwikkelings- en evaluatie groep. Ook de middenschoolexperimenten zijn diepte-projecten. Soms ligt het aksent op vakinhoudelijke veranderingen (b.v. het deelexperiment vakkenintegratie in Diever), in andere gevallen ligt het aksent meer op de school als geheel, de school als sociaal systeem (het integraal experiment van Bijlmer).

Diepte-projecten als trillingsbronnen¶

Wat de diepte-projecten betreft zou ik nog willen opmerken dat bij dergelijke projecten de verbindingslijnen van de proefscholen tot de centrale ontwikkelingsen evaluatiegroep zo kort mogelijk dienen te zijn om de vereiste ‘intensive care’ zo reeël mogelijk te laten functioneren. Dit betekent naar mijn mening dat, indien de SLO tenminste echt blijft vasthouden aan haar streven om 250 leerplanontwikkelaars in Enschede te konsentreren, alle diepte-projecten in Twente zullen moeten plaats vinden. Dit lijkt mij een in hoge mate ongewenste situatie. Diepte-projecten dienen overal in Nederland te gebeuren omdat ze dikwijls als een soort elementaire trillingsbron zullen fungeren vanwaar vernieuwingsgolven zich kunnen uitbreiden. Als het om schoolprojecten gaat (projecten dus waar een school als geheel bij betrokken is) zoals de middenschoolprojecten, zijn korte verbindingslijnen misschien iets minder hard nodig. De school zelf is dan als systeem groot genoeg om te blijven draaien ook al komen de externe deskundigen wat minder op bezoek. Bij vakprojecten is het erg belangrijk dat de erbij betrokken leraren regelmatig (1x per week) samenkomen met de centrale groep omdat zij op hun school zelf als sektie meestal een te kleine eenheid vormen om voldoende voedingsbodem te vinden van waaruit ze weer moed en verbeeldingskracht kunnen putten om verder te gaan. Ook bezoeken van leden van de centrale groep aan de verschillende proefscholen zijn onmisbaar en regelmatig nodig. Dus juist voor vakprojecten zijn korte verbindingslijnen tot proefscholen uiterst belangrijk als het om diepte-projecten gaat. Een oplossing voor dit probleem zouden flexibele projectgroepen kunnen zijn die ook ver buiten Enschede een tijdelijke verblijfplaats (bijvoorbeeld voor de duur van het project) zouden moeten kunnen betrekken midden tussen hun proefscholen in. Regelmatige besprekingen in Enschede zouden er voor kunnen zorgen dat ze nieuwe ideeën krijgen vanuit het centrum. Een redelijke onafhankelijkheid van de projectgroepen zou een te grote ‘eenkleurigheid’ van de projecten kunnen voorkomen. Elk der projectgroepen zou een sterke levensvatbare groep moeten vormen met een eigen projectgezicht. Daardoor zullen zij, van andere groepen verschillende, ervaringen opdoen en door kunnen spelen naar het centrale apparaat. Dat lijkt in deze periode van proberen en zoeken een belangrijke zaak en is bovendien voor grenzen verleggend werken onmisbaar.

Als leraren op eigen houtje werken Tenslotte wil ik nog even stil stãan bij een ander fenomeen dat wij bij de materiaalontwikkeling voor natuurkunde aantreffen. Het is, voor mij in elk geval, verbazingwekkend te zien hoe sommige natuurkundesecties (Vitus in Bussum, Twickel in Hengelo e.a.) er in slagen op eigen houtje in hun vrije tijd een stuk ingrijpende verandering binnen het natuurkundeonderwijs van hun eigen school aan te brengen. Dergelijke activiteiten wijzen er op dat in elk geval op havo/vwo niveau (want daar put ik mijn ervaring uit), een behoorlijk aantal potentielle onderwijsvernieuwers aanwezig is, die mits zij op éen of andere wijze geaktiveerd worden in staat zijn op een waardevolle wijze bij te dragen aan de vernieuwing van het natuurkundeonderwijs. Ik zie voor de SLO daarom ook een taak in het mobiliseren en stimuleren van deze, soms nog sluimerende krachten, daarbij de leraren een kans gevend om als sektie bij te dragen tot onderwijsverbetering zonder te veel ongevraagde en daarom meestal storende bemoeieneissen van buitenaf. Leerplanontwikkelaars zullen dus naast hun deskundigheid ook een bereidheid moeten hebben om zich dienstbaar op te stellen en zullen zich zeker niet door het onderwijsveld moeten bewegen als degenen die het al weten en die wel eens even zullen komen ‘adviseren’. In het onderwijs is reeds lang een trend zichtbaar waarbij de leraar (de deskundige in de klas) meer en meer begeleider en stimulator van leerprocessen in de klas wordt en niet meer alleen de bron is van waaruit alle kennis voor zijn leerlingen voortkomt. Dit beeld zou men door kunnen trekken en zo zou de leerplanontwikkelaar (de deskundige) ook meer de rol van begeleider en stimulator van leerplanontwikkelingsactiviteiten moeten zijn dan de alles zelf doener. De leraar (verantwoordelijk voor het leren van zijn leerlingen) heeft het vaak erg moeilijk om een stuk van zijn verantwoordelijkheid te delen met zijn leerlingen. Komt er dan wel wat van het leren terecht ? Toch hebben onderzoekingen nooit uitgewezen dat het leren slechter gaat als het leerproces minder door de leraar beheerst wordt (doceren, demonstreren $\rightarrow$ groepswerk, practicum, projectwerk). Anders gezegd: ‘groepswerk van leerlingen blijkt niet nadelig te zijn voor het leren van de leerlingen in onderwijssituaties’. Ook leerplanontwikkelaars (de deskundigen) zullen het dikwijls moeilijk vinden om hun verantwoordelijkheid op het gebied van leerplanontwikkeling echt met leraren te delen. Toch zou ik ook hier durven volhouden: ‘Leerplanontwikkeling door leraren is niet nadelig voor het onderwijs’. Wel zal er net als bij het leren in de klas een behoorlijke begeleiding moeten zijn en tijd voor de leraren om er echts iets aan te doen. ‘Leren is doen’ en ‘leren is ervaren’ geldt niet alleen in de klas maar overal.

project Leerpakket Ontwikkeling Natuurkunde (PLON)¶

C.A.S. Groen

Opmerking vooraf¶

Vier jaar geleden hebben wij de hele Woudschotenconferentie besteed aan discussies over inhoud en vorm van het PLON dat toen net was begonnen. PLON was toen, en is nog steeds, een “kindje” van de Woudschotenconferentie. Het is daarom dat Frank Seller en ik hier voor u staan, om in bescheiden zin een verantwoording te geven over de activiteiten van de afgelopen vier jaar aan de oprichters en stimulatoren. Tevens hopen we hiermee alle aanwezige natuurkundeleraren een beetje duidelijker te maken wat het PLON wil en doet.

Twee kaders¶

In het volgende zullen we proberen te laten zien wat we nu eigenlijk willen en hoe we dat op dit moment proberen te bereiken. Daartoe moet ik ruwweg eerste de kaders daarvoor schetsen.

Allereerst het HOE. Ik zal u niet vermoeien met het relaas van onze moeilijkheden met het Ministerie van O&W, die nog steeds niet zijn uitgewoed. Evenmin zal ik onderwijskundige of projectstrategische beschouwingen op u los proberen te laten. Voor ons is het belangrijkste dat wat in de klas gebeurt. Al het andere wat wij doen hoort daaraan op een of andere wijze dienstbaar te zijn. Wij ontwikkelen lesmateriaal als konditie om te bereiken

• dat er veranderingen komen wat in de klas gebeurt

• dat de betrokken leraar ovex die veranderingen gaat denken en diskussiëren. Wij vragen ons daarbij niet meteen af of bepaalde dingen wel haalbaar zijn. Nieuwe ideeen moeten volgens ons een ruime kans krijgen voordat we geloven of ze wel of niet kunnen.

Centrale activiteitis op dit moment de revisie van dit materiaal. Dat leidt voor ons tot drie zaken

• beter lesmateriaal

• een verscherping van de bedoelingen ermee

• een verscherping van onderzoeksvragen voor een tweede experiment.

In het inlichtingenblad, dat in de conferentiemap zit kunt u lezen hoe we dat hebben georganiseerd. Een fasering van de activiteiten voor één unit lesmateriaal is op de tentoonstelling te vinden en staat afgebeeld in figuur 2 . Ten tweede het WAT. Wat willen we in de klas anders? Ik zal me beperken tot het noemen van een aantal trefwoorden. Die ik dan straks in de voorbeelden verder zal toelichten. Als(triviaal) uitgangspunt hanteren wij dat het de leerling is die in de klas iets leert. De kans dat dat gebeurt wordt volgens ons vergroot wanneer datgene waar die leerling hier en nu mee bezig is hier en nu relevant

voor hem is. Dat heeft consequenties voor de doelstellingendie je in de klas kunt nastreven, voor de leerstof, voor het te gebruiken lesmateriaal, de te hanteren werkvormen, de rol van de leraar en zijn relatie met de leerlingen en de gebruikte beoordelingsprincipes.

De doelstellingen moet een leerling voor een aanzienlijk deel zelf kunnen invullen. Niet dat hij ze zelf kan formuleren, maar hij kan wel in een situatie zijn dat hij zelf weet wat hij wil leren en waarom hij dat zou willen. Voorzover de doelstellingen aan de leerling van buitenaf worden opgelegd moeten $z e$ voldoen aan een paar duidelijke voorwaarden:

• ze moeten grondig gecheckt zijn t.a.v. hun werkelijke nut (voor het leven, vervolgopleidingen etc.).

• ze moeten in relatie gebracht worden met de directe omgeving van de leerling. Voorzover we leerlingen vaardigheden willen bijbrengen zullen we hem die zeer expliciet moeten aangeven, zodat hij zelf kan bepalen of hij die vaardigheid nodig heeft. Tenslotte worden doelstellingen nagestreefd die bewust sociaal functioneren van leerlingen mogelijk maken. Dat sociaal functioneren kan n.l. een bijdrage vormen tot de relevantie van de leeractiviteit voor de leerling.

De leerstof moet uiteraard voldoen aan dezelfde kriteria als de doelstellingen, maar bovendien

• telkens op z’n minst ingangen bevatten die konkreet zijn

• herkenbaar zijn voor de leerling vanuit $z$ 'n eigen ervaring

• een heleboel mogelijkheden bevatten voor het volgen van eigen belangstelling. In veel gevallen kunnen leerlingen best allemaal met verschillende dingen bezig zijn.

Het lesmateriaal is, om meer leerlingen kansen te geven, hier en daar multimediaal. Omdat, bij het gedifferentieerd werken in de klas, de leraar een stuk controle over de leerprocessen aan het materiaal moet overlaten, moet de communicatieve waarde van het materiaal hoog zijn, d.w.z. duidelijke taal, goede foto’s en tekeningen, zelfsturend. Bovendien moet de leerling in het materiaal zelf de mogelijkheden vinden om zijn bevindingen naar anderen toe te kommuniseren (in demonstraties, verslagen, tentoonstelling, e.d.).

De werkvormen worden vooral gekenschetst door een flink stuk eigen verantwoordelijkheid van de leerling. Veel werk vindt in kleine groepen plaats. Aan de onderlinge communicatie tussen de groepen wordt veel aandacht gegeven.

De rol van de leraar is vooral een begeleidende. Hij zal samen met individuen of groepjes het doel van een activiteit moeten vastleggen, hij zal moeten letten op communicatie tussen leerlingen onderling, op groepsprocessen. Hij kan daarbij niet achter de demonstratietafel blijven. Hij behoort een behoorlijke deskundigheid te hebben t.a.v. zijn vak (natuurkunde én didactiek!) om flexibel op allerlei situaties te kuuen reageren. En hij zal. vooral goed naar leerlingen moeten kunnen luisteren.

Beoordeling wordt in deze kontekst opgevat als feedback naar de leerling over zijn eigen leerproces. Die feedback moet duidelijk en zakelijk zijn. De informatieve waarde van goed/fout of een cijfer is daarvoor veel te gering. Beoordeling kan ook eigenlijk alleen maar goed tot stand komen in samenwerking met de leerling. Het spreekt bijna vanzelf dat we hier in het PLON nogal wat problemen tegen komen met rapportage naar ouders, cijfergeving en dergelijke.

Het spreekt natuurlijk vanzelf dat al deze verschillende beweringen ook nog allerlei onderlinge relaties hebben. Het PLON-werk is in feite het voortdurend nadenken over hoe deze dingen met elkaar te maken hebben en wat dat voor de klaspraktijk betekent.

Een paar voorbeelden¶

Het hoofdstuk “Werken met Water”¶

Natuurlijk kan ik hier niet alles over uitleggen, maar ik wil een paar opmerkingen maken die iets toelichten van wat we willen. Hieronder (figuur 3) staat een overzicht van de samenstelling van het materiaal in de $1 e$ en $2 e$ versie.

figuur 3

Wij praten over “water” en niet over “vloeistof”. Alleen al het gebruik van dat woord bevordert de herkenbaarheid en konkreetheid. Er zijn, zeker in de $2 e$ versie, zeer veel mogelijkheden voor leerlingen om hun doelstellingen zelf in te vullen en hun leerstof zelf te kiezen. Er kan gewerkt worden met film. Leerlingen kunnen zelf voor de klas demonstraties houden (communicatie!). Vooral de keuzevrijheid heeft in de revisie een belangrijke rol gespeeld. In de eerste versie waren er slechts 3 series werkbladen (“op”, “in” en “stromend” (water)) die door iedereen allemal voor een belangrijk deel moesten worden doorgewerkt. In de tweede versie is dat allemaal anders: veertien orientatiebladen, die in vrijheid gekozen kunnen worden met daarna voortzetting naar believen met diepergaande onderzoekjes. Dit garandeert veel beter dat iedere leerling zijn eigen belangstelling kan volgen. Een ander belangrijk punt uit de revisie was het volgende: uit evaluatiegegevens kwam te voorschijn dat iedere leerling wist dat druk dieper onder water groter wordt. Maar niemand snapte de proef uit het werkblad (“Dieper”) dat daarover ging. Bij nadere beschouwing bleek ook in andere werkbladen een dergelijk euvel voor te komen: de overgang tussen het ondergaan van een beleving of ervaring (onder water wordt de druk groter) en het fysische onderzoek (bepaal hoeveel de druk toeneemt met de diepte met behulp van deze meter) bleek veel te snel te zijn. Bij analyse van de andere werkbladen bleek die overgang bijna in ieder werkblad op te sporen te zijn doordat leerlingen daar plotseling erg onzinnige antwoorden gingen geven of helemaal niets meer opschreven. In de tweede versie hebben we een poging gedaan die overgangen meer stapsgewijs en geleidelijker te laten plaatsvinden, mede door de onderscheiding tussen oriëntatie- en vervolgwerkbladen.

Een filmpje als test¶

Het tweede voorbeeld komt uit het hoofdstuk “Ijs, water, stoom”. Na dit hoofdstuk krijgen leerlingen een filmpje aangeboden. De bedoeling is dat leerlingen zelf uit dat filmpje een aantal vragen destilleren en zodoende een probleem formuleren. Dat probleem kunnen ze dan volgens een eigen strategie proberen op te lossen. Daarmee worden ze zich bewust van hun eigen mogelijkheden en beperkingen en de verschillen met anderen. Ze kunnen dan voor zichzelf kiezen hoe ze zelf problemen tot een oplossing willen brengen. Op de film is het volgende te zien:

• De proefopstelling een bekerglas gevuld met water, op een metalen gaasje, op een driepoot. In het water een ander - kleiner - bekerglaasje, omgekeerd op de bodem van het grotere bekerglas, ook helemaal vol water. Onder het grote bekerglas een gasbrander.

• De gasbrander wordt aangestoken

• In een tien mal versnelde opname is te zien wat er dan allemaal gaat gebeuren

• er verschijnen bellen die opstijgen . het niveau in het kleine bekerglaasje zakt

• Hierna volgt een opname op normale snelheid. Daarna ziet men . het kleine bekerglaasje gaat omhoog en zakt weer (4 keer)

• het kleine bekerglaasje gaat tenslotte omhoog en blijft boven ‘drijven’ (op dit ogenblik wordt de gasbrander verwijderd)

• het waterniveau in het ‘boven drijvende’ kleine bekerglas daalt

• het kleine bekerglas zakt naar beneden en gaat omhoog (2 keer)

• Daarna volgt weer een tien maal versnelde opname. Daarin is te zien wat er dan tijdens het afkoelen gebeurt:

• als het kleine bekerglas op de bodem van het grotere bekerglas rust stijgt het waterniveau in dit kleine bekerglas.

De leerlingen krijgen de opdracht om - liefst in paren - problemen uit dit verschijnsel te verzamelen. De problemen moeten door middel van een vraag zo specifiek mogelijk worden geformuleerd. Er mogen meerdere vragen door een zelfde groep leerlingen worden geformuleerd.

Vervolgens kunnen de leerlingen aan de oplossing van één of meer door henzelf geformuleerde vragen werken. De leerlingen wordt gevraagd hun oplossingsstrategie in een rapportje (procesverslag) te noteren. ze kunnen beschikken over materiaal waarmee ze kunnen experimenteren en ook over leestekens betreffende onderwerpen die bij het verschijnsel optreden.

conclusies¶

De conclusies die hieronder staan vermeld berusten op een aantal observaties in klassen. Vanwege het verkennend karakter van het onderzoek is er niet naar gestreefd alle gegevens over dit onderzoek systematisch te verzamelen en verwerken. Bovendien zijn op dit moment nog niet alle gegevens verwerkt.

Over de presentatie van het verschijnsel_d.m.v. film

• De beelden van de opstelling bij het begin van de film zijn niet duidelijk

• Het verwijderen van de gasbrander moet duidelijker in relatie worden gebracht met het ‘boven blijven drijven’ van het kleine bekerglas

• De presentatie geeft ruimschoots gelegenheid om vele min of meer specifieke vragen bij leerlingen op te roepen. zijn op detailaspecten en niet op het verschijnsel als geheel

• Het goed formuleren van de vragen levert voor een groot aantal leerlingen problemen op.

Over het oplossen van de probleemstellingen

• Het blijkt dat de leerlingen erg gericht zijn op het bereiken van resultaten - dus op de juiste oplossing - en veel minder op de manier waarop de oplossing gevonden wordt. Toch blijkt dat leerlingen op min of meer uiteenlopende manieren hun problemen oplossen.

Tenslotte

De gekozen procedure biedt de leerlingen mogelijkheden problemen te leren verzamelen en oplossingsstrategieën te bedenken. De procedure zal wat meer gericht moeten worden op oplossingsprocessen dan op de oplossing zelf. Protokol formulieren waarop leerlingen hun oplossingsstrategie kunnen noteren geven hiertoe wellicht mogelijkheden. Een experiment hiermee wordt momenteel voorbereid.

De relatie met de proefschoolleraren¶

Het spreekt eigenlijk vanzelf dat de wijze waarop wij al deze dingen samen met de proefschoolleraar willen bereiken aan gelijksoortige voorwaarden moet voldoen als die ik net heb genoemd voor het proces in de klas. In verhoudingen uitgedrukt staat de PLON-projectgroep zo’n beetje tot de proefschoolleraar als de proefschoolleraar staat tot zijn, leerlingen. Voor de proefschoolleraar is zelfwerkzaamheid, aansluiten aan zijn eigen ervaringswereld, feedback krijgen, nut inzien, vakdeskundigheid van de projectmedewerkers (en vul zelf verder maar in ....) natuurlijk net zo belangrijk als voor zijn eigen leerlingen. Maar daar kan Frank Seller u meer over vertellen.

Ervaringen met PLON-materiaal¶

F. Seller

De indeling van mijn verhaal zal in grote lijnen hetzelfde zijn als de indeling die Kees Groen in zijn verhaal hanteert. We zullen immers dezelfde aspecten bespreken en vaak ook gelijksoortige problemen, die we in de praktijk zijn tegengekomen, signaleren. Dat betekent niet dat mijn verhaal en dat van Kees Groen zonder meer gelijksoortig zijn. Integendeel. Het grote verschil is dat u net de materiaalontwerper gehoord hebt en dat nu de materiaalgebruiker aan het woord is. Maar ook dat is niet voor de volle honderd procent juist. In de praktijk zal een proefschoolleraar . tijdens het werken met het ontworpen lesmateriaal, willen toetsen of uitgangspunten van de ontwerper realiseerbaar zijn. En anderzijds ziet de materiaalontwikkelaar bij het vertalen van zijn uitgangspunten in het concrete materiaal steeds de proefschoolleraar meekijken over zijn schouder. Een soort rolverwisseling die zich op dezelfde manier voordoet als U, als leraar, in moet schatten of een bepaald stuk lesmateriaal dat u gewaakt hebt voor Uw leerlingen, voor hen wel werkbaar is. Ik zal in mijn verhaal dus ook af en toe in de huid van de materiaalontwerper dienen te kruipen, zoals ik dat bij mijn lesvoorbereiding en in de klas ook doe. De indeling van mijn verhaal is betrekkelijk chronologisch. Allereerst wil ik iets zeggen over de redenen waarom wij, in de sektie, proefschool wilden worden; dan iets over de verwachtingen die wij hadden bij de aanvang van ons werk als proefschoolleraar. Wat voor veranderingen het material in mijn leraarschap heeft bewerkt en hoe ik denk en ervaar dat leerlingen leren met dit materiaal, is datgene waar het in dit verhaal voornamelijk over gaat, als ik over het eerste wat meer zeg dan over het tweede, is dat niet omdat ik het leerling-leren minder belangrijk zou vinden, maar omdat het in dit bestek om leraarservaringen gat. Tot slot wil ik een paar dingen zeggen over de relatie ontwerper-gebruiker, zoals wij die op school ervaren.

UITGANGSPOSITIE¶

De school waar ik werk is het Niels Stensen College in Utrecht; een school voor havo en atheneum. De school telt al een aantal jaren gemiddeld 850 leerlingen en is na een aantal jaren noodlokalen nu gevestigd in een echt stenen gebouw met voor de sektie een goede practicumoutillage en redelijk wat experimenteermateriaal. Alleszins reden tot tevredenheid. Een tevredenheid die zich ook uitstrekt tot de samenwerking binnen de sektie. En dan ontstaat er langzamerhand het gevoel dat je iets meer zou willen dan de methode, waarmee je werkt, je eigenlijk biedt. Zoeken naar de stap verder.Een aantal Woudschotenconferenties had ons gevoelig gemaakt voor veranderingen, en ons toch wel wat richting gegeven. Op bescheiden schaal improviseerden we wat - experimenteren is een te beladen woord voor wat we deden - met andere werkvormen, met projectachtige aanpak, met het tijdelijk loslaten van leerboek en programma. Maar aan het consequent vertalen van wat je wilt tot materiaal dat je in de cursus inpast, waren we niet toe. De buitenlandse projecten hielden hun aura van ideaal en onbereikbaarheid. Toen dan ook het PLON al enige tijd van start was en materiaal wilde gaan uitproberen, zochten wij het contact met heel duidelijk in ons achterhoofd de wens om proefschool te worden.

We verwachtten daarbij dat we in een PLON-project niet zouden vastlopen of ontsporen gedurende het experiment, omdat het eindpunt niet meer duidelijk zou blijven. De smalle weg van het zelf-experimenteren op de eigen school leek ons voorshands te moeilijk. We verwachtten dat we niet zouden vastlopen in materiaalvoorziening, omdat dat van buiten de school zou komen. We verwachtten dat het experimenteren in een groep scholen een stuk garantie zou zijn voor de haalbaarheid binnen de school. Bovendien was het niet het materiaal alleen dat ons interesseerde; het ging ons ook om veranderingen in ons gedrag als leraar, om andere werkvormen, een grotere vrijheid en een groter plezier voor leerling en ook voor ons. Om de discussie met de ontwikkelaars, die een belangrijk hulpmiddel zou zijn om ons onze eigen leraarsrol te laten kennen en daaraan te werken.

MATERIAAL STUURT DE LERAAR¶

Het PLON-lesmateriaal is voor elk hoofdstuk (ook wel unit genoemd) als een kant en klaar pakket-van-mogelijkheden te beschouwen. Ook in de nu lopende experimentele versies. (En hoe straks een definitieve unit er ook uitziet, in de experimentele fase gaat het erom de mogelijkheden van het lesmateriaal te toetsen in de praktijk van alledag.) Bij dat pakket van mogelijkheden zal ik als leraar nog moeten beslissen hoe ik de mogelijkheden zal gebruiken, welke accenten en keuzes de klas van mij verlangen zal; ik zal ruimte moeten laten om eventuele impulsen vanuit de klas te vertalen in termen van lesmateriaal of lesorganisatie.

De lesvoorbereiding betekent dus bewerking van het leerpakket van de komende unit voor de klas die er mee werken gat. De werkvormen en presentatie die je als leraar kiest om het materiaal in de klas tot zijn recht te laten komen kunnen van docent tot docent verschillen en van klas tot klas, al naar gelang de geaardheid. Maar daarbijkun je de opbouw door de hoofdstukken heen niet geheel loslaten; en in die opbouw hebben de PLON-ontwikkelaars een reeks van werkvormen gebruikt, althans - in het materiaal, zoals het de leraar bereikt, neergelegd. Zo is unit 4 met als thema LUCHT en als werktitel: “Leven in Lucht” uitgewerkt in kaders voor zes mogelijke projecten rond het thema lucht.

Als leraar kom ik, denk ik, niet langs project-werk heen op dit moment, in de klassen die ik nu heb. Ik denk dat, omdat in hetgeen de leerling tot op dit moment heeft meegemakt en beleefd in de klas, het slechts een volgende en logische stap is. Maar dat is heel duidelijk een interpretatie van mijn kant van het materiaal zoals een leerling het ideaal heeft beleefd. En zoals ik het zelf heb beleefd. Maar ik zal nog wel moeten nagaan of ik de leerlingen juist inschat. Ik wil dat toelichten aan de hand van de leerstof van het eerste halfjaar. eerste unit: eerste verkenning in de natuurkunde, wennen aan de grenzen van het vak, aan het lokaal, wennen aan het in groepjes werken, wennen aan het ontdekkend bezig zijn, de zelfgestuurde werkopdrachten, snuffelen aan diverse natuurkundige onderwerpen, een eerste oefening in communicatie over natuurkunde tweede unit: mensen en metalen, wat gerichtere onderzoekjes met enige onderlinge verbanden, koppelen aan toepassing in techniek, in huis en keuken, naar industrie en energie. Beleving van het feit dat alle leerervaringen met elkaar een heel grote omvang hebben, zowel in diepte als in breedte door het hoofdstuk af te ronden met een tentoonstelling over metalen. derde unit: werken met water en die heet bij mij in de praktijk WERKEN met water. Afgezien van de leerstofaspecten in de organisatievorm, waar ik straks nog op terug wil komen, biedt het een skala van proefjes. Proefjes die je globaal doet, die je doet om het precies te weten, te leren hoe het zit, proefjes die je doet ter verifikatie van een stuk gelezen en bestudeerde leerstof of iets dat je gelezen hebt in de achtergrondbibliotheek in de klas. De leerling zal moeten kiezen wat hij doet, hoe diepgaand hij het doet, of hij zijn eigen ideeen in proefjes omzet, of hij veel achtergrondinformatie leest over proefjes voor hij eraan begint, welke plaats het experiment in zijn beleving inneemt en in zijn kennisverwerving. vierde unit: waar die ook over zou gaan, in mijn voorbereiding zou ik konstateren (c.q. hopen te konstateren) dat de leerling heeft ervaren;

1. dat je eigen dingen kunt ontdekken,

2. dat je daarvoor je eigen planning maken kunt en die kunt bewaken,

3. dat je zelf kunt bepalen met je groep hoe breed je wilt gaan of hoe diep,

4. dat je onderling ervaringen zo kunt uitwisselen dat je weer verder kunt als je vastzat,

5. dat zijn leerproces in goede banen loopt (beoordeling), ook al is de werkvorm anders dan hij tot dan gewend was. De ontdekkingsreis die elke unit weer is, kan vanuit de vijf bovenstaande leerling-ervaringen worden onderbouwd tot een eigen-ontdekkingsreis. In zo’n geval is een organisatievorm als projectwerk een evidente keuze. Overigens krijg ik de indruk dat het weer terugkomen van die leerlingervaringen in volgende hoofdstukken, het bevestigende karakter ervan, door de leerling als belangrijk wordt ervaren, in die zin dat hij graag wil zien hoe serieus de leraar zijn (= de leerling) ervaringen neemt.

LERAAR STUURT HET MATERIAAL¶

Bij de aanvang en voorbereiding van de vierde unit zou ik ook wel tot de ontdekking kunnen komen dat de situatie niet zo ideaal is, dat aan een aantal van de veronderstelde leerling-ervaringen niet is voldaan. Of dat ik er als leraar gewoon te weinig vertrouwen in heb dat alles in goede banen zal lopen, - misschien omdat ik alleen maar te hoge eisen stel aan de beginsituatie -. Ik kan me voorstellen dat ik de planning die leerlingen doen voor hun werkprogramma, veel te zwak vindt; en dat ik het dus niet klaar zal spelen om zowel in alle groepen de planning te koördineren en te bewaken en tegelijkertijd bij de lopende experimenten hulp te bieden. Dan zal ik een ander spoorboekje moeten maken voor deze unit; en wel éen waarbij het aspect planning geoefend kan worden. Bij voorbeeld (en dat voorbeeld geeft een stukje interpretatiemogelijkheid van het lesmateriaal en een stukje taak van de leraar):

• vanuit de centrale leestekst aan kleine groepjes met ongeveer gelijke belangstellingsgebieden, gerichte opdrachten geven; waarbij ze een door mij gemaakte planning moeten bewaken en bijhouden,

• gedurende die eerste fase met elke groep een planningsverandering proberen te realiseren,

• op een zeker tijdstip groepjes met aanvullende kennisgebieden samenvoegen en een gezamenlijk plan laten maken voor een of meer vervolgopdrachten,

• afsluiten met enige klassikale experimenten en een stuk tekst warin van alle groepen iets terug komt,

• groepsdiscussie over het bereikte, dus ook over de werkvorm en het oefenen van het aspect planning. In dit voorbeeld komt naar voren dat de leraar naar behoefte het materiaal hergroepeert en dat die hergroepering gericht kan zijn op het effectief kunnen hanteren van vaardigheden binnen een werkvorm. )Of, en dat kwam er in dit voorbeeld niet uit, op manieren van kennisverwerving, op kunnen kiezen, op het kunnen kommuniceren over natuurkunde etc.) Maar ook wordt duidelijk dat de beslissingen van de leraar het materiaal anders te ordenen voortkomt uit, of samenhangt met de evaluatie van vorige thema’s; evaluatie van zowel het leerlinggedrag t.a.v. een aantal kriteria, als van de eigen leraarsrol.

De leraarsrol bepaalt vaak in hoeverre je gedurende een werkperiode kunt bijsturen. Bijsturen en aan de leerling-zijn-eigen-weg rechtdoen is een afwegen van ingrijpen tegenover aanwijzingen geven, van sturen tegenover mogelijkheden bieden. In zulke gevallen is de leraarsrol niet wat ik ben of hoe ik doe, maar hoe de leerling mij ziet. Nu ziet de leerling mij in veel rollen. In één unit toen ik achtereenvolgens coördinator van het klassegebeuren, verstrekker van experimenteermateriaal, grossier in leersituaties, organisator van communicatiemogelijkheden, begeleider van groepsactiviteiten, controleur van antwoorden. Nu wil ik in het geheel niet beweren dat ik die rollen vorig jaar niet speelde, toen ik nog niet met PLON-materiaal werkte, integendeel. Alleen mijn rolwisselingen waren niet zo frekwent en niet zo divers en zeker veel minder duidelijk zichtbaar. Die snelle rolwisselingen die je hebt t.o.v. éénzelfde leerling, maken voor mij dat de hierarchische afstand leraar-leerling kleiner wordt (en in sommige gevallen bij mijzelf plaats maakt voor een lotsverbonden amikaliteit; het is ook mijn ontdekking als ik 't klaarspeel dat dat joch toch nog zijn ontdekkingen doet over en met een gaatjeskamera; een ontdekking waar hij al niet meer in geloofde). Ik geloof dat op de keper beschouwd de leerlingen mij meer als vakman zijn gaan zien die zorgt dat het proces voortrolt; het proces van ontdekken, van kennis verwerven, het proces van achter de dingen kijken, het proces van bezig zijn.

TAALGEBRUIK¶

Een aspect dat heel bepalend is voor hoe de leerlingen mij zien is het taalgebruik. Het taalgebruik van het lesmateriaal en het eigen taalgebruik van de leerlingen bepalen wat mijn eigen taal kan en mag zijn. Het lesmateriaal probeert in te spelen op het relevante in het waarnemingsveld van het kind; het moet aanzetten tot leeractiviteiten en de leerling gelegenheid geven een nog niet door hem verwoord probleem te verkennen. De ontdekking die de leerling doet en hetgeen hij opschrijft aan waarnemingen, ervaringen en eventueel conclusies wordt op datzelfde taalniveau gedaan. De leerling schrijft op dat hij dit of dat gedaan heeft en een voorzichtige conclusie zal ook op hetzelfde niveau gedaan worden. In geval van stromend water door een horizontale buis zal hij schrijven (en denken): “Als ik de buis langer maak, dan gaat het niet zo hard.” In de tekst verwijzen naar de concrete ervaring komt zo vaak voor dat het naar mijn gevoel geen toeval is. Ik zou dit taalniveau van de leerling willen vervangen in de term demonstratieve taal (1). Als je in deze fase als leraar wilt aansluiten bij de ontdekkingen en ervaringen van het kind zul je elk gesprek moeten beginen op het demonstratieve taalniveau. Pas als je meerdere ervaringen aan elkaar kunt koppelen en de leerling er aan toe is, kun je uitspraken aan elkaar relateren. De uitspraak van de leerling wordt minder aan één experiment gebonden maar aan gedane waarnemingen uit een paar proefjes. De uitspraak van de leerling wordt dan bijvoorbeeld: “Als ik de buis langer maak, stroomt het minder snel en er komt ook minder water uit.” Aan het invoeren van wat formelere begrippen als snelheid en stroomsterkte komt de leerling niet toe omdat die begrippen in zijn ogen met de gedane experimenten weinig binding hebben. De leerling voelt dat hij moet kijken naar wat het water in elke situatie doet. Het aansluiten bij het demonstratieve taalniveau betekent ook dat de leerling het gevoel heeft dat de afstand leraar-leerling kleiner is geworden; dat ik deel heb aan hun experimenten. Bij het groepswerk functioneer ik dan ook vaak als een extra groepslid, die extra informatie inbrengt of extra mogelijk- heden aanreikt als de groep er aan toe is.

OVER BEOORDELING¶

Over beoordeling kan ik nog niet zoveel zeggen als ik eigenlijk zou willen. Ik moet er wat kort over zijn, omdat de opgedane ervaringen van korte duur zijn en de beginsituatie in het tweede leerjaar zich niet zo heel duidelijk leent tot toetsen. Ik denk dat er onder de proefschoolleraren zowel mensen zijn die willen beoordelen om cijfers te kunnen geven, omdat de schoolorganisatie dat nu eenmaal eist, als mensen die beoordeling voornamelijk willen gebruiken als feed-back naar de leerling. Wel zijn allen ervan overtuigd dat je werkend met PLONmateriaal je je toets-instrumentarium zult moeten uitbreiden, omdat het materiaal erom vraagt. Je werkt anders, dan toets je ook anders. Maar hoe? Strak redenerend over toetsen kun je zeggen, dat de toets informatie geeft over iets; dat betekent wel dat je bij de konstruktie van de toets weten moet waarover je iets weten wilt, en liefst daarbij ook nog waarom; dat je op die aspecten een toets probeert af te stemmen. En als dat dan allemaal lukt blijft nog de grootste vraag over: “Voor wie is die informatie waarvoor van belang?” Proberenderwijs komen uit de proefscholen modellen voor toetsjes waarmee geprobeerd wordt iets zichtbaar en meetbaar te krijgen van kreativiteit, handigheid, doorzicht in experimentele situaties, concentratievermogen etc. Ik formu-leer het heel voorzichtig omdat het grote woorden $z i j n$ voor een voorzichtig begin. aspecten als doorzettingsvermogen - leiderschap - verantwoordelijkheid voor de groep-zelfstandigheid kun je zelfs beter niet in een geforceerde toetssituatie bekijken; zullen dus in het normale lesverloop moeten worden geobserveerd. Ik heb het gevoel dat de voor de leerling afwijkende toetsvormen en toetsingsaspecten straks zullen helpen om hem gevoelig te maken voor de middels Observatie over hem verkregen informatie. En dat in die tweede klassituatie die informatie tussen leraar en leerling kan worden gebruikt om de leerling over zichzelf conclusies te laten trekken, met hulp van de leraar. In een later stadium (derde klas b.v.) zullen leraar en leerling niet alleen conclusies moeten trekken, maar daar ook een beslissing aan moeten koppelen, b.v. t.a.v. pakketkeuze op havo en $A / B-k e u z e ~ o p ~ v w o$.

LEERLING-LEREN MET PLON-MATERIAAL¶

De leerling leert, denk ik, lang niet zo bewust als vroeger, en zeker op een ander taalniveau. De leexling is bezig, kijkt, doet dingen, noteert wat zaken, vraagt informatie aan klasgenoten of leraar, zoekt iets op in een boek. En sluit met een zekere tevredenheid een werkblad af. En toch komt er aan het eind van elke unit de mededeling: “Maar, meneer wat hebben we nu eigenlijk wel geleerd?” En vervolgens soms, bang om mij te kwetsen, “Het is wel leuk hoor, maar ....”. Ik denk dat de leerling zijn bezig zijn met natuurkunde afzet tegen het leerprestaties leveren in andere vakken en geholpen moet worden om duidelijk te krijgen wat er nu gebeurt. Mijn antwoord is vaak tegen die leerling: “Alles wat je opgeschreven hebt, en alles wat je vergeten bent op te schrijven ook”. Hoongelach. En terecht. Zo’n kreet dien je wel waar te maken. In een volgende les kom ik dan met een grote lijst van korte feitjes, korte interpretaties en kleine vraagjes die geent zijn op de dingen die de leerlingen in hun proeven zijn tegengekomen. Er zijn vragen bij waarop ze het antwoord allang wisten, maar zich nog niet gerealiseerd hadden waarom het antwoord zo luidde. (Voorbeeld: na een proef met schaduw- en lichtbeelden: Kan een schaduw ook groen zijn?). Verder moeten ze op die vragenlijst aangeven of ze het antwoord al wisten voordat ze de tweede klas in kwamen. En dan halen veel leerlingen verlicht adem. Want ze hadden zich echt zorgen gemaakt over hun leerstof, en zien nu dat ze wel veel geleerd hebben.

Hierboven suggereer ik dat ik bij het werken in de klas de informatie die de leerling opslaat in zijn eigen taal, door hem niet wordt gerekend tot verworven leerstof. Ik denk dat ik dat duidelijk kan maken met een ander klein voorbeeld niet uit de klas, maar uit mijn huis. Een jongetje van $4 \frac{1}{2}$ jaar, petekind, is op bezoek, bekijkt een plaatjesboek met dieren en benoemt ze voor mijn eigen zoontje van 2 jaar. Tegen een miereneter zegt hij meteen en heel correct: miereneter. Ik, heel verbaasd, vraag hem: “Zo, dat is goed. Van wie heb je dat geleerd?” Antwoord: “Dat heb ik niet geleerd. Dat heb ik altijd al geweten, Ja.” Een ander feit dat hiermee verband houdt moet ik nog noemen. Of het algemeen geldig is weet ik niet, maar ik vermoed het wel. Tijdens het bezig zijn met een leerproces op zijn eigen taalniveau is de leerling niet kritisch voor zichzelf. Dat zie je in heel veel uitgewerkte werkbladen terugkeren. Maar voor anderen en zeker bij frontale situaties, zoals afsluitende demonstratie-experimenten voor elke groep bij het einde van een unit, dan leggen ze elkaar het vuur erg na aan de schenen met een serie “Waarom-dan-”-vragen. (Maar ze houden plotsklaps op als ze de machteloosheid van de ander voelen). Mijn eigen rol bij het leerling-leren heeft aan het eind van een hoofdstuk een bevestigend karakter, zowel naar de leerstof als naar de werkvorm. Ik probeer te laten zien wat er allemal geleerd en ervaren is; hoe dat de leerling bijblijft en hoe de manier van werken zich leende tot het opdoen van ervaring en kennis. Gedurende het hoofdstuk voer ik in de kleine werkgroepjes gesprekken over het stuk onderzoek waar de leerlingen mee bezig zijn. Ik spreek dan hun taal. Zeker als ik ze over een dood punt moet heen helpen en die vraag van “wat moet ik ermee?” en “waarom moet dat nu zo?” komt vaak terug - of als ze om concrete uitleg vragen. Een stukje uitleggen in formele bewoordingen of een probleem ontleden in een aantal “als - dan” stapjes is een veel simpeler bezigheid dan zoeken naar voor de leerling logische stappen op dat demonstratieve taalniveau. Wat voor mij als leraar slechts een evidente stap is, omdat het een implicatie is bijvoorbeeld, is op het leerlingniveau een skala van mogelijkheden die allemaal onderzocht moeten worden, omdat ze in zijn gedachten allemaal even logisch of onlogisch zijn. En om aan het einde van een proef het eindresultaat terug te koppelen naar het begin en de weg terug te gebruiken, is een gedachte die eenvoudig niet bij ze opkomt. Daarvan een voorbeeld. Een groepje leerlingen onderzoekt de schaduwlengte van een rechtopstaande spijker in de zon, gedurende de gehele dag. Volgens de opdracht gaat het erom te zien wanneer de zon het hoogst staat. In de voorinformatie is dat gekoppeld aan de zuidrichting en aan de titel “De zon wijst de tijd.” Bovendien hebben ze iets gelezen over zonnewijzers. Als ze klaar zijn staat op hun waarnemingsplankje keurig de zuidrichting aangegeven en een aantal schaduwlengtes met de bijbehorende tijdstippen. (Ze hebben het plankje gedurende de dag niet verschoven.) Het ziet er allemal keurig uit en ik vraag de groep: “Als je nu dat plankje met al die streepjes mee naar huis neemt, wat zou je er dan mee doen?” Na lang aarzelen komt het antwoord: “Ik zou het thuis nog een keer kunnen meten.” En na een waarschijnlijk wel verbaasde blik van mij wordt er haastig aan toe gevoegd: “Ik zou het nog een keer nauwkeuriger kunnen meten.” Als ik op dat moment had gezegd dat ze toch een pracht van een werkende zonnewijzer voor zich hadden liggen, dan was ik de onlogisch denkende in het groepje geweest. Want ze waren toch bezig geweest te meten wanneer de zon het hoogste stond.

PROEFSCHOOL-2IJN¶

Het proefschool-zijn komt naar mijn gevoel op de school voornamelijk naar voren in twee facetten: materiaalevaluatie en leraarsbeleving. Over de materiaalevaluatie kan ik wat vertellen, omdat wij het vorig schooljaar, wetende dat we dit jaar met het PLON-materiaal zouden gaan werken, met unit 3 Werken met Water hebben proefgedraaid. Die vier à vijf weken bezig zijn leerde ons o.a. dat leerlingen met veel plezier met het natte medium “aanrommelden” en toch veel leerden. Maar ook dat het leerproces, zoals het door de werkbladen werd gestuurd, niet voor alle leerlingen voldoende tot zijn recht kwam. Waarom gebeurde dat bij ons? Afgezien van een aantal school- en klaskondities die daaraan bijdroegen, was er de mogelijkheid dat veel werkbladen eenzelfde structuur hadden en dat de eindfase van elk werkblad te hoog lag. Elk werkblad begon met een orienteringsfase, gevolgd door bewustwording van hetgeen gemeten en gedaan kon worden en dan een aanzet hoe een leerling verder zou kunnen werken. De overgang van leerhouding die daarbij van de leerling werd gevraagd was waarschijnlijk te groot en was niet vertaald in termen van leeractiviteiten. Zelfs denk ik dat er leerlingen waren die het einde van een werkblad niet begrepen omdat het uit hun realiteit verdween, b.v. door het vragen van formelere conclusies. Bij de nabesprekingen hebben wij gesuggereerd werkbladen te laten eindigen op het moment dat het formelere einde begint om leerlingen de gelegenheid te geven op hun demonstratieve niveau te blijven en anderzijds door kombinaties te maken van werkbladen voor leerlingen die dat willen een duidelijke leerweg af te bakenen tot op het formele niveau. geïnteresseerden verwijs ik voor verdere informatie op dit punt naar de AVOL (Aanwijzingen voor Leraren) van unit 3 (2). De leraarsbeleving van het proefschool zijn komen naar voren in de discussies vooraf en gedurende de unit op school over de manieren warop je als leraar de bedoelingen van het lesmateriaal kunt realiseren in je klas. Daarbij is je eigen leraarsrol onderwerp van gesprek. Hoe ik die rol beleef zit eigenlijk al door het verhaal heen geweven; toch wil ik dat nog even samenvatten:

• ik bereid mijn lessen anders voor; ik tast de beginsituatie van de leerlingen af op vaardigheden en minder op kennis.

• ik werk op een ander taalniveau, zeker bij het onderwijsleergesprek,

• ik denk dat ik leerlingen nu meer kan leren,

• ik merk dat ik mijn rol en functie in de klas voortdurend moet bijstellen naar de situatie die vanuit de leerling gedacht nodig is,

• ik zie beoordeling van leerlingen meer als een hulpmiddel om met de leerling feed-back te bespreken,

• ik heb het gevoel dat ik duidelijker ervaar in de klas hoe leerlingen leren.

Dat ik dit hier $z 0$ opsom betekent niet dat al die dingen opeens allemal veranderd zijn. Integendeel, ik denk dat het lesmateriaal gebruiken en moeten invullen geleid heeft tot een stuk bewustwording van hoe ik les kan geven, met dit PLON-materiaal.

1. Prof. Dr. H. Freudenthal in: Gesamtschule conferentie 1973, blz. 94 e.v.

2. AVOL Werken met Water, PLONin 76-1109.

Groepsonderwijs natuurkunde aan het St. Vituscollege te Bussum¶

W.J.G. Schraven

Verslag van de lezing gehouden op de Woudschotenconferentie. Aangezien deze tekst pas na de lezing is opgesteld, zal dit verslag niet woordelijk samenvallen met de lezing.

Dames en Heren,

Het doel van deze lezing is verslag te geven van een stuk onderwijsverandering zoals dat de laatste 6 jaar op het St. Vituscollege heeft plaatsgehad: n.l. de ombouw van klassikaal naar groepsonderwijs.

De keuze van hetgeen ik wil vertellen uit de veelheid van ervaringen is moeilijk. U vormt een erg heterogene groep. Veel wat ik ga vertellen zal voor een aantal van u niets nieuws zijn, terwijl voor sommigen van u het erg onduidelijk zal blijven. Een situatie die bij klassikaal onderwijs altijd problemen geeft. Ik zal mij daarom hoofdzakelijk beperken tot praktijk-ervaring en slechts nu en dan wat inhoudelijks ter sprake brengen.

Een historische schets¶

Iedere vorm van verandering heeft zijn wortels in een onvrede met de bestaande situatie. Toen 6 jaar geleden Ton Smit, Bart Westerveld en ik elkaar op het St. Vituscollege als natuurkundedocenten en oud-studiegenoten ontmoetten hadden wij ieder al een paar jaar lesgegeven. We vonden elkaar in de kritiek die wij hadden op onze eigen manier van lesgeven. Een kritiek die vanuit 3 verschillende invalshoeken kwam:

• vanuit de dagelijkse lespraktijk (je praat zo vaak over de hoofden heen)

• vanuit het vak (natuurkunde is toch eigenlijk een doe-vak)

• vanuit een andere visie op opvoeding en onderwijs (leerlingen worden onmondig gemaakt).

Na veel gesprekken met o.a. de scheikundesektie op school, die al een aantal jaren met de W.E.I.-methode aan groepswerk deed, besloten we het boek van Auer en Hooymayers te gaan gebruiken. De leerlingen zouden in groepen met elkaar over natuurkunde moeten gaan praten aan de hand van vragen lit het boek. Onze rol zou moeten zijn: begeleider van het leerproces binnen de groepen.

Een van onze belangrijkste ervaringen uit die tijd en ook nu nog is wel dat je ervaart hoe verschillend de taal is die de leerlingen gebruiken wanneer ze praten over natuurkundige verschijnselen én de taal die je als docent gebruikt. Zo verschillend dat je elkaar vaak niet begrijpt. Wanneer je goed luistert en vraagt, ervaar je hoe je als docent niet meer kunt kijken met het $00 g$ van iemand die nog geen natuurkundig kader heeft ontwikkeld. Ik geloof dat dit wederzijdse onbegrip veel problemen in een klas veroorzaakt. Tijdens het begeleiden van de groepen stuit je steeds vaker op probleemstellingen en vragen uit het boek die voor een leerling niet te begrijpen zijn. Zo kwamen we ertoe bepaalde vragenreeksen uit het boek opnieuw ter discussie te stellen en zelf te herformuleren. Dit gebeurde steeds vaker en uitgebreider zodat we na een paar jaar in de tweede en derde klas een eigen leergang geschreven hadden. En ieder jaar werd aan de hand van de opgedane ervaring een herziene versie uitgegeven. We ervaarden dat er pas sprake kan zijn van echt leren wanneer een probleem ook werkelijk een probleem is voor de leerling.

Dit voortdurend pogen de problemen ook voor jezelf duidelijk te krijgen duwt je met de neus op moeilijkheden die je zelf eigenlijk nooit echt begrepen hebt. Je ontdekt voortdurend dat dingen die je vanzelfsprekend vond vanuit het natuurkundige kader onbegrijpelijk zijn wanneer je slechts in huis- tuin- en keukentaal kunt praten. Na de wat rommelige begintijd kregen we ook wat beter zicht op het functioneren van leerlingen binnen een groep en van groepen binnen de klas. Dit werd ook steeds belangrijker voor ons. We ervaarden dat onderwijs geven altijd inhoudt: met opvoeding bezig zijn.

De situatie nu¶

De leergang is inmiddels gereed voor 2, 3 en 4 havo/vwo. De aanzetten voor 5havo en 5vwo zijn gemaakt.

1. Een paar kenmerken van de leergang.

Ieder deel bestaat uit een vrij strak geleide reeks vragen en opdrachten. Het practicum is volledig geïntegreerd en vormt een onmisbaar bestanddeel. Het wordt gebruikt om een probleem te stellen of een voorspelling te toetsen. Er is geen theorietekst. De leerlingen moeten zelf conclusies formuleren en formules opstellen. De vragen sturen het leerproces. Een groep kan een vragenreeks slechts dán zonder al te veel problemen doorlopen wanneer het voorafgaande begrepen is. 2. Hoe verloopt een lesuur?

Iedere les begint met het teruggeven van het verslag van het werk dat het vorige lesuur door een groep gemaakt is. Aan fouten in dit verslag wordt veel aandacht besteed. Iedere groep weet waar ze gebleven zijn en wat ze moeten gaan doen. De meeste groepen zijn dus met verschillende dingen bezig. Ze halen spullen spullen voor een experiment of bespreken vragen over een proef die ze gedaan hebben. De docent is begeleider. Hij weet waar de groepen zijn, welke problemen er gerezen zijn, wat hij met een groep moet bespreken etc. In de klassen 2 en 3 wordt hij, indien nodig, geholpen door de technisch onderwijs-assistent of amanuensis. Er is dus tijd om sociale problemen tussen groepen of binnen een groep te bespreken. Er is een minimumtempo afgesproken. Binnen deze afspraak hebben groepen de vrijheid de vrijheid. Aan het einde van een les worden de verslagen van alle groepen verzameld en door de docent bekeken. Er vindt dus iedere les een evaluatie plaats van iedere groep. 3. Doelstellingen.

Het formuleren van doelstellingen is i.h.a. niet iets waar je mee begint. De doelstellingen worden vaak pas expliciet wanneer je al een tijdje met veranderingen bezig bent. Het heeft weinig zin een uitgebreide lijst van doelstellingen te geven. We leiden op voor het examen maar daarnaast spelen de pedagogische en sociale doelen duidelijk mee. Ik zal er later nog op terug komen. 4. Plannen.

Zodra er behoefte bestaat aan verandering, hetzij bij de leerlingen hetzij bij de docenten, dan wordt daar iets mee gedaan. We beschouwen de leergang in deze vorm als een basis waaromheen nog een groot aantal activiteiten kunnen platsvinden (klassegesprek, projecten, vrije opdrachten, leesstukken, enz.).

5: Randvoorwaarden. Een leerling zit in een soms wat gespleten situatie bv. - hij zit in een les waarin hij niet mag praten en gaat naar een les waarin hij moet praten.

• er wordt soms kennis in zijn hoofd gepropt en soms moet hij het zelf te pakken zien te krijgen.

• wanneer hij blijft zitten moet hij hetzelfde leerproces ook bij natuurkunde nog eens doormaken.

• hij geeft zijn medewerking in een groep maar wordt individueel getoetst.

Het is nodig lijkt ons dat een hele sektie dezelfde werkvorm hanteert en dat ze op $z$ 'n minst ruimte krijgt om te werken.

Wat opmerkingen¶

1. Differentiatie.

In de praktijk worden vele vormen van differentiatie toegepast. Streaming, setting, tempo- en niveaudifferentiatie. Toen ik erover nadacht wat wij nu aan differentiatie deden kon ik in eerste instantie niets vinden. Geen van de genoemde vormen worden toegepast. Uit observaties die wij binnen het team eens hebben verricht bleek dat sommige groepen in een klas en sommige leerlingen binnen een groep systematisch meer aandacht kregen dan anderen. Dit betekent konkreet dat de zwakkeren meer aandacht en begeleiding krijgen dan de beteren. Ik noem dit differentiatie naar aandacht. Dit heeft ook tot gevolg dat het tempo tussen groepen onderling niet te ver uiteenloopt en dat de minder bedeelden op een ook voor hen aanvaardbaar niveau mee kunnen. Uit de hoeveelheid hulp die nodig is geweest kan de ll. zelf maar ook de docent een goede indruk krijgen over de mogelijkheden. 2. Pedagogische en sociale doelen.

Hier wordt veel over gepraat en geschreven, maar het lijkt moeilijk van de realisering voorbeelden te geven. Ik zal een poging wagen.

• In de tweede klas moeten de ll. zelf groepen vormen. Na een aantal weken ontstaan vaak de eerste conflicten. Ik probeer de ll. bewust te laten worden wat er aan de hand is en ze tegen elkaar !un gevoelens te laten uitspreken. Ze moeten dan zelf een beslissing nemen over hoe ze aan de problemen willen werken. Als het nodig is treedt ik alleen op als een soort gespreksleider.

• Wanneer ll. een groep van 6 willen vormen dan mag dat, alhoewel ik weet dat het met zo’n grote groep moeilijk werken is, en dat hen ook vertel. Ik vind het belangrijk ze die ervaring te laten hebben.

• De 11. krijgen een grote mate van vrijheid. Ze kunnen die vrijheid gebruiken zoals ze willen. Bij een verkeerde planning of “misbruik” volgt er altijd een gesprek.

• Wanneer één uit een groep het snapt moet hij het de anderen uitleggen. ze zijn verantwoordelijk voor elkaar. Wie zich onttrekt kan zich moeten verantwoorden.

• Een leerling of een groep heeft uitdrukkelijk recht om kritiek te geven op leergang, docent of groepsleden.

• Regelmatig worden er evaluaties gehouden met de hele klas waarin ook problemen binnen een groep met de klas besproken kunnen worden. Lawai is ook een probleem voor de klas.

• Wanneer een leerling ziek is geweest heeft de groep in eerste instantie de verantwoordelijkheid die leerling weer bij te werken.

• Ik probeer straf en beloning niet te hanteren. Beide handelingen maken een leerling nog meer van je afhankelijk dan hij al is. Wel echte reacties:

4. Maken materiaal.

In eerste instantie kan alleen de ervaring je wijzer maken geloof ik. Dat betekent dat in de praktijk vaak: probeer maar; schrijf maar lets: later praten we erover. Het pakt zo vaak anders uit als je denkt. Wel veel praten, lezen, proefjes zelf doen, enz. 5. Rol docent.

Tijdens de ontwikkeling van onze leergang veranderde de rol als docent nogal duidelijk. Je bent niet meer de bron der wijsheid. De"mooie"momenten, waarbij de klas “aan je lippen hangt”, heb je niet meer in de hand. Het leren gebeurt in de groep tijdens de discussies. Wat je vroeger liet gebeuren op het moment waarop jij dat wilde zie je nu op afstand, soms wel als buitenstaander. Hoe meer je overbodig wordt in dit leerproces des te beter gaat het en des te beter voel je dan dat je echt onderwijs gemaakt hebt. 6. Sfeer in de klas.

Omdat de ll. veel minder afhankelijk zijn van de docent kunnen ze veel meer in eigen hand nemen. Iedere ll, en iedere groep kan meer toegeven aan de behoeften die er op een bepaald ogenblik zijn. De sfeer is over het algemeen erg gezellig en gemoedelijk. Wanneer er een probleem is wordt erover gepraat. Het is niet meer nodig algemene sanktie klaar te hebben. Soms vraag ik me ook wel eens af: In hoeverre is het enthousiasme en plezier waarmee je zelf werkt eigenlijk oorzaak van de gevolgen die je aan de werkvorm toeschrijft? 7. Reacties.

Vooral in het begin kwamen er nogal neğatieve reacties van zowel ll. en ouders als collega’s.

• 11. die wat onzeker worden omdat ze niet precies meer te horen krijgen wat ze moeten doen en wat nu “het goede” antwoord is

• ouders die opeens hun kinderen niet meer kunnen helpen en die slechte resultaten aan de veranderingen toeschrijven

• collega’s die vinden dat het maar een “rommel” is bij natuurkunde.

Wij zijn pas na een paar jaar begonnen met ouders en collega’s te informeren over achtergronden en concrete uitwerking. Pas toen ook hadden wij het gevoel iets meer te bieden te hebben dan onze eigen onzekerheid. D. Epiloog.

Groepsonderwijs kan! Het lost zeker niet de problemen in het onderwijs op mar makt m.i. een aantal minder nijpend en brengt een aantal andere naar de voorgrond.

De waarde van een onderwijsvorm is m.i. niet zozeer gelegen in het op korte termijn bereikte resultaat maar meer in de oprechtheid waarmee een mens in ontwikkeling geholpen wordt zijn weg te vinden. . Want een leerling is ook eens mens.

Begripsontwikkeling in het natuurkunde-onderwijs en op weg naar integratie van de natuurwetenschappen¶

P. Vegting

Inleiding¶

Ik zal hier op twee zaken aangaande het onderwijs aan het Twickelcollege ingaan. Ten eerste: Onze huidige leergang natuurikunde, die wat principes betreft nogal afwijkt van wat gebruikelijk is. In ons natuurkunde-onderwijs speelt groepswerk een grote rol, maar op aspecten zoals de organisatie en de sociale kanten ervan hoef ik niet in te gaan. Daarvoor kan ik verwijzen naar het artikel van het vituscollege, Bussum. Ten tweede: We zijn op weg naar integratie van natuurkunde, scheikunde en biologie. Daarover slechts enkele woorden, omdat we nog niet erg ver gevorderd zijn met die integratie.

Basisideeen van onze cursus¶

Ik noem slechts enkele namen en ga er hieronder iets dieper op in:

• Wagenschein

• Toulmin

• Van Hiele

• Galpérin. 1.1.1. Wagenschein’s opvatting is o.m. deze: je moet uitgaan van de leefwereld van de leerlingen. Je moet die voorstellingswereld van de kinderen niet amputeren door direct natuurkundige kennis over te dragen. Je moet uitgaan van die voorstellingswereld en er voortdurend bij aansluiten. We moeten derhalve beginnen met de leerlingen geleidelijk in te leiden in de natuurkunde. Wagenschein zegt zelf vaak: De leerlingen zijn op weg naar natuurkunde. 1.1.2. Toulmin (filosoof en adviseur van Nuffield): Natuurwetenschap is niet alleen nieuwe kennis opdoen maar ook, en vooral: een nieuwe wijze van kijken naar bekende dingen. De fysikus “ziet” lichtstralen, maar de leek ziet licht en schaduw. Je mag niet zeggen: schaduw, dus lichtstralen, want vanuit schaduw en licht kun je nooit logisch komen tot lichtstralen (die trouwens onzichtbaar zijn!). Daarvoor heb je nodig: een nieuwe manier van zien: je ziet als het ware de gebeurtenissen als licht dat zich verplaatst van de lichtbron af, langs rechte lijnen (lichtstralen). Nu kun je het ontstaan van “licht” en schaduw verklaren. Merk op dat het woord licht in “licht verplaatst zich” een andere betekenis heeft gekregen dan het woord licht in het dagelijks leven meestal heeft, zoals in licht en schaduw. Heel vaak hebben woorden uit het dagelijks leven in de fysika een iets andere betekenis gekregen. In ons onderwijs spreken we de leerlingen toe in fysische taal, terwijl zij zelf nog vastzitten aan de betekenis uit de leefwereld. Hetzelfde geldt voor belangrijke begrippen als kracht, gewicht, druk, energie, die in de leefwereld een globale en intuitieve betekenis hebben en samenhangen met de eigen subjektieve beleving, maar in de natuurkunde een nauwkeurige en vaak andere betekenis hebben, een betekenis die afgesproken is. en bepaald wordt door objektiaf vaststelbare kenmerken. Dat sluit aan bij de ideeën van": 1.1.3. Van Hiele: In de vijftiger jaren is er in het wiskunde-onderwijs o.a. door de Van Hiele’s een stuk vernieuwing tot stand gebracht. De principes daarvan zijn ook bij andere vakken zeer bruikbaar gebleken. In het onderwijs moet je letten op de manier van redeneren van leerlingen, op de wijze van argumentatie. Van Hiele kwam zo tot 3 niveau’s: Het aanwijzend niveau. direct zich aan de leerlingen voordoende objekten worden benoemd. In ieder vak begin je eerst met wat je direct waarneemt en kunt benoemen zonder verdere analyse. Fysische zaken als energie (in de natuurkundige betekenis) kom je niet in dit niveau tegen. Wel bijvoorbeeld kracht op grond van het krachtgevoel (spierkracht). Maar meestal kun je kracht en energie niet aanwijzen. Het beschrijvend niveau: Je beschrijft iets als je door middel van kenmerken iets analyseert. De leerlingen gaan zorgvuldig de kenmerken na van het begrip en komen zo tot een analyse. (Kracht op grond van de uitwerking, zie verderop). Het theoretisch niveau: De leexlingen redeneren vanuit het logische moeten van een theorie. Dat laatste kunnen ze pas als ze het veld goed kennen, de begrippen zorgvuldig hebben opgebouwd en de relaties ertussen kennen. De drie niveau’s geven een volgorde in het onderwijs over langere tijd aan: Je begint altijd met ervaring van wat zich direct aan je voordoet, je begint met aanwijzen. Vervolgens ga je begrippen op grond van kenmerken nauwkeurig afspreken. Er ontstaan daarbij netwerken van relaties. Zo hangen kracht, massa, gewicht, traagheid en versnelling met elkaar samen. Tenslotte zie je dat je die relaties in een logisch geheel kunt onderbrengen: je makt een theorie. Enkele voorbeelden: Aanwijzend: Als je zegt: een walvis is een vis, dan doe je die uitspraak op grond van de directe aanschouwing, niet op grond van een analyse. Beschrijvend: Als je vis en zoogdier door middel van kenmerken nauwkeurig hebt omschreven, dan kun je vaststellen dat een walvis geen vis is. Aanwijzend: Licht: 't beeld is wat je op een scherm kunt aanwijzen. In het beschrijvend niveau: Het beeldpunt is het punt waar de lichtstralen (die vanuit een lichtpunt uitgaan) samenkomen. Je moet dan de afspraak kennen en het lichtdiagram kunnen analyseren. Aanwijzend: De stof koolstof in een potje wijs je aan op grond van wat je ziet, zonder verdere analyse “dit is koolstof”. Geleidelijk leer je van die stof allerlei eigenschappen kennen. Die eigenschappen gaan deel uitmaken van het begrip koolstof, zodat je nu op grond van die eigenschappen vaststelt of iets koolstof is (beschrijvend niveau). In het aanwijzende niveau zijn grafiet en diamant twee verschillende stoffen, in het beschrijvende niveau is het dezelfde stof

In het theoretisch niveau leer je als je koolstof karakteriseert als atoom met 12 protonen, waaruit je dan logisch tal van eigenschappen kunt afleiden. Ook bij de overgang van niveau zien we een verandering van betekenis. Het is dus niet juist de leerlingen direct in het beginonderwijs toe te spreken in het beschrijvend niveau, omdat ze nog niet weten wat beschreven wordt. Bouw je dat beschrijvend niveau niet nauwkeurig op dan kunnen begrippen vaak niet met de vereiste fysische nauwkeurigheid worden gehanteerd en kan de leerling terugvallen op zijn eigen globale betekenissen van de begrippen. 1.1.4. Galpérin.

Met $z i j n$ ideeën hebben wij nog niet expliciet gewerkt maar in bepaalde opzichten sluiten zijn onderzoekingen bij de ideeën van Van Hiele aan. Galpérin zegt dat allereerst een oriëntatie in het leergebied nodig is, die materieel en konkreet moet zijn.

Vervolgens moet de leerling leren de materiële handelingen te verwoorden, dus in taal om te zetten. Dat is niet een vanzelfsprekend gebeuren: taal is niet een vanzelfsprekende afbeelding van de werkelijkheid, geen praatje bij een plaatje. Galpérin bereikt dat o.a. door leerlingen begrippen te leren door hun de kenmerken van die begrippen te leren, wat ongeveer overeenkomt met het beschrijvend niveau van Van Hiele. Voorts is belangrijk dat de leerling overgaat van “aanschouwelijke taal” naar taal die beschrijvend is.

Uit deze ideeen kunnen we afleiden dat natuurkunde leren niet alleen betekent: nieuwe kennis opdoen, maar ook is:

• een nieuwe manier van de dingen bekijken

• leren van een nieuwe taal, namelijk: de taal van de natuurkunde.

Voorgeschiedenis¶

We zijn destijds op Twickel begonnen met een bekend traditioneel leerboek. Het onderwijs was gebaseerd op overdracht van natuurwetenschappelijke kennis, dus overdracht van resultaten, een soort natuurlijke historie van de fysika. Dat betekende dat de leerlingen al direct in het begin van de natuurkunde op een fysische wijze de dingen om zich heen moesten kunnen waarnemen. Bij kracht: Ze moeten die overal zien op een natuurkundige manier en er zelfs mee kunnen rekenen. De werkelijkheid zoals de leerlingen die ervaren wordt vroegtijdig vervangen door schema’s (vektoren, aangrijpingspunt). Wij kwamen tot de ontdekking dat kennisoverdracht gelijk staat met “His Masters Voice”: napraten van de leraar zonder als leerling argumenten te hebben voor je kennis. Vaak worden hele redeneringen uit het hoofd geleerd (Je kunt leerlingen precies het tegengestelde uit het hoofd laten leren). Dat is geen wonder: Veel onderwijs is nog: verbale kennisoverdracht ofwel: In pasklare taal voorverpakte kennis (wat niet de eigen ervaring van de leerlingen is). Meestal beginnen we niet met de eigen ervaring van de leerlingen en de wijze waarop zij die ervaring omzetten in taal. Zij moeten vaak onbegrepen direct de taal van de leraar overnemen. Wij beletten zo de leerlingen de taal te verwerven die voor de vorming van natuurwetenschappelijke begrippen nodig is. Door de taal maak je a.h.w. een nieuwe structuur, een nieuwe wijze van zien en beschrijven (Toulmin). Wij veranderen ons onderwijs: de leerlingen zelf de proeven. De leerlingen zien nu, wat ze vroeger voorgeschoteld kregen. Wat blijkt bij deze werkwijze? "Theorie is niet een beschrijving van wat leerlingen bij proeven ervaren: een praatje bij een plaatje: De proef is niet een illustratie van de theorie: een plaatje bij een praatje. De band tussen theorie en praktijk is niet vanzelfsprekend, er is een kloof tussen de wetenschappelijke zienswijze enerzijds en de directe ervaring en de empirie anderzijds. De band tussen waarneming en theorie moet bij de leerlingen in en door ons onderwijs groeien. Wij zijn overgegaan op het werkboek van Auer en Hooymayers, Terreinverkenning in de Natuurkunde. Het boek is m.i. bestemd voor onderwijsleergesprekken, maar wij gebruikten het voor groepswerk. Hierbij traden problemen op (Auer zelf heeft daar ook al op gewezen). In dit boek worden begrippen als kracht, massa en energie niet ontwikkeld, maar de inhoud van deze begrippen wordt gepostuleerd. De begrippen zijn direct fysisch “af”. Er was geen sprake van begripsontwikkeling en onze ervaring was dat leerlingen in deze begrippen vastliepen. Zij kunnen dan deze begrippen nog niet op fysische wijze zien en hanteren en zij kunnen niet als pasklare schema’s ermee werken.

Wij besloten tot een nieuwe cursus: Beginonderwijs Fysika (BOF) met als centrale idee: begripsontwikkeling.

Enkele thema’s¶

Kenmerken van onze cursus zijn:

• Begripsontwikkeling

• Doorbreking van het denkpatroon van de leerlingen

• Schematisering

• Mathematisering.

Van alle vier kenmerken zal ik voorbeelden geven. Voorbeelden:

Begripsontwikkeling: kracht¶

Kracht is oorzaak van snelheidsverandering. Dat vinden we meestal direct bij de introductie van het krachtbegrip. Maar leerlingen denken daarbij het hunne. De bovengenoemde relatie: kracht-versnelling is niet hun ervaring. Er is volgens hun ook een kracht nodig bij konstante snelheid. Wij ontdekten dat o.a. bij de parachute. Als een parachutespringer met éénparige snelheid daalt, dan is de kracht naar beneden groter dan die naar boven: die kracht moet de tegenwerking overwinnen. Bouw je het fysisch krachtbegrip niet nauwkeurig op dan leren de leerlingen wellicht bij dit voorbeeld uit hun hoofd dat de beide krachten gelijk zijn, maar omat het niet hun eigendom is geworden, kunnen ze het niet in andere gevallen toepassen. Het is niet hun eigendom geworden. Dus moet je uitgaan van het wereldbeeld van de leerlingen, en dat analyseren:

• kracht kun je niet zien,

• kracht voel je,

• bij een bocht: kracht “naar buiten”, enzovoorts. Verder:

• papier oefent geen kracht uit, een kleine kracht is geen kracht,

• gewicht is geen kracht.

Daarbij is een beschrijving met krachten niet vanzelfsprekend. Als we vragen: beschrijf gebeurtenissen, die wij vanzelfsprekend met het begrip kracht zouden beschrijven, dan doen de leerlingen dat niet: ze zien de krachten nog niet. Het beginonderwijs natuurkunde moet leerlingen een leerproces laten doormaken zodat zij gaan zien en leren beschrijven zoals de natuurkundige dat doet. Hoe kun je dat nu aanpakken? Wij beginnen met uit te gaan van het krachtgevoel, de spierkracht. Dat is hun wereldbeeld. We gaan vervolgens zoeken naar kenmerken van kracht: uitrekking van een veerbalans, versnelling, een ruk geven aan een kuvet met water: We zien nu (spier)kracht en een aantal gevolgen. We draaien nu oorzaak en gevolg om:

Je ziet een veerbalans die uitgerekt wordt, dus is er een kracht. Je herkent de kracht aan de uitrekking. De uitrekking van de veer wordt a.h.w. in het begrip kracht opgenomen. Nu kun je ook krachten waarnemen ook al ervaar je die niet rechtstreeks. Op grond van een gevolg: uitrekking, trek je de conclusie: de oorzaak is een kracht. Je stelt vast dat ex een kracht is op grond van een kenmerk van kracht. Je bent nu van het aanwijzend niveau (krachtgevoel) gegaan naar het beschrijvend niveau (kracht op grond van kenmerken). Je meet die omkering van oorzaak en gevolg welbewust bij de leerlingen tot stand brengen, anders vallen ze gemakkelijk terug in het aanwijzend niveau. Als die omkering eenmaal tot stand is gekomen en de leerlingen wat het kracht- begrip in het beschrijvend niveau zijn, dan is het voor hun geen grote moeite meer om te ontdekken:

• gewicht is een kracht -

Met een veerbalans bepaal je het gewicht van iets, een veer wordt uitgerekt, dus werkt er een kracht, op grond van de uitwerking.

Doorbreken denkkader (wereldbeela) van de leerlingen.¶

Onze leerlingen hebben, zoals reeds opgemerkt, een eigen wereldbeeld, dat vaak sterk afwijkt van het natuurkundige, wetenschappelijke wereldbeeld, wat wij hebben. Daarom moeten we de leerlingen dwingen om hun wereldbeeld te herzien. We zouden ook het volgende beeld kunnen gebruiken: Iedere leerling heeft zijn eigen “komputer-programma, en wat wij allereerst met ons onderwijs moeten bereiken is dat programma van die leerlingen te veranderen. Dat veranderen doen de leerlingen niet op ons gezag. Wij moeten met argumenten komen. Ten eerste: Zonder voldoende argumenten vallen leerlingen vaak weer snel terug in hun voorwetenschappelijke wereldbeeld of ze blijven steken in onbegrip. Ten tweede: Natuurwetenschap is juist gebaseerd op argumentatie, niet op autoriteit. M.i. heeft het alleen zin om natuurwetenschappelijk onderwijs te geven als we leerlingen tot echte argumentatie kunnen brengen: wat zij zelf kunnen be-argumenteren is pas echt hun kennis. Wij verwachten toch ook van wetenschappers dat ze ons met hun argumenten overtuigen? Alleen dàn aksepteren wij ook iets nieuws! U kent allen het probleem “centripetaal of centrifugaal”. Leerlingen denken centrifugaal, er is bij de cirkelbeweging een kracht naar buiten. Als fatsoenlijk natuurkundige zeg je: Er is een kracht naar binnen”, centripetaal. Hoe zou je dat denkkader van de leerlingen kunnen doorbreken? Allereerst moeten de leerlingen kracht kunnen herkennen aan de uitwerking. Neem een kuvet half gevuld met water, trek eraan, oefen dus een kracht uit, en het water “blijft achter”. (In principe meet men zo de remkracht bij het keuren van auto’s). Zet de kuvet op een draaiplato, draai het plato rond. De leerlingen kunnen nu opmerken dat het water in de kuvet naar de buitenrand van het plato gaat. De kracht moet dus naar binnen gericht zijn. Zo worden leerlingen gedwongen hun mening over centrifugaal te herzien. Een mogelijkheid is ook om gebruik te maken van logische tegenspraak. De leerlingen moeten dan voor dat onderwerp in het theoretische niveau zijn gekomen en bijvoorbeeld met krachten logisch kunnen opereren. Zo bestaat er een logische tegenspraak: kracht, dus éénparige beweging kracht, dus versnelling. We kozen het voorbeeld van de parachutespringer. De leerlingen hadden gekonstateerd: de kracht naar beneden bij de eéńparige beweging is groter dan de kracht naar boven, omdat de weerstand overwonnen moet worden. Maar uit de zin “kracht, dus versnelling” hadden we als omkering afgeleid, versnelling, dus kracht. Versnelling is een kenmerk van kracht, bij afwezigheid van versnelling is de (som)kracht nul. De leerlingen (eind 3 e klas) zagen hierin een duidelijke tegenspraak met hun aanvankelijke opvatting aangaande de grotere kracht naar beneden. Nu waren ze bereid om hun mening op te geven en konden wij ze de principes van Newton met begrip van hun zijde aanbieden. Let wel: het is i.h.a. onmogelijk de leerlingen zèlf de principes te laten ontdekken. Maar wel kunnen wij de leerlingen zo voorbereiden dat zulke nieuwe principes door de leerlingen als oplossing van de gerezen problemen kunnen worden aanvaard! Enkele andere voorbeelden van het wereldbeeld van de leerlingen.

• Een zwaartepunt van een lichaam kan niet buiten het lichaam liggen.

• Het omhooggaan van een vloeistof met behulp van een zuiger komt door het “zuigen” van de zuiger, niet door luchtdrukverschillen.

• De hydrostatische paradox is een oud voorbeeld, waruit blijkt dat heel vroeger in opvallende gevallen ook al van dat kader doorbreken incidenteel gebruik werd gemaakt. Voor één ding wil ik waarschuwen: Men moet niet te vroeg komen met kaderdoorbreking. In het beginonderwijs kun je nog geen redeneringen geven, de leerlingen zijn nog niet in het theoretische niveau. Zij moeten eerst vertrouwd raken in het gebied voor je ze in dat gebied met een nieuwe structuur kunt laten werken, de natuurkunde is zo’n nieuwe structuur. Het is als met iemand die uit het oerwoud komt. Voor je deze kunt leren met een stadplattegrond om te gaan, moet hij eerst vertrouwd raken in de stad zelf. Zo moeten leerlingen eerst overal krachten opmerken. Dat kan alleen als zij allerlei situaties geanalyseerd hebben en krachten hebben leren vaststellen aan de hand van kenmerken.

Schematiseren¶

Wij hebben als natuurwetenschappers geleerd met schema’s, die de werkelijkheid aanzienlijk hebben gereduceerd, handig te werken. Maar overdracht van die schema’s leidt bij leerlingen niet altijd direct tot echt begrip. 3.3.1. Draaiplato en vliegtuig, wind.

Welke argumenten hebben de leerlingen dat ze in het eerste geval de wind niet als oorzaak (van het erafgaan van voorwerpen) mogen gebruiken, en in het tweede geval de wind als oorzaak moeten gebruiken? 3.3.2. Oorzaak gewichtstoename bij afschieten van een raket.

Een aantal leerlingen schreven bij een proefwerk als antwoord: de luchtdruk! Daaruit blijkt ook dat we te schematisch werken (wij hadden zo’n antwoord niet verwacht). Is het overigens van de kant van leerlingen niet begrijpelijk dat ze de luchtdruk er bij betrekken? Zo voel je het toch? Dus ook hier, hun"schema" doorbreken! 3.3.3. Grafieken.

De leerlingen hebben de neiging om alle grafieken als in figuur 1 te tekenen, dus alle punten te verbinden door rechte lijnen en niet één vloeiende lijn. Je kunt natuurlijk doceren dat 2 goed en 1 niet goed is (in de meeste gevallen) maar veel beter is het de leerlingen zelf te leren beslissen wel: c manier goed i.s, er daar dan argumenten voor te hebben. Daardoor wordt de leerling steeds minder afhankelijk van leerboek en leraar en heeft deze echt iets geleerd. Zelf schematiseren leidt tot:

• goed werken met schema’s

• zien van beperkingen van schema’s.

Om te leren in welk geval je grafiek 1 en in welk geval je 2 moet gebruiken, hebben we 2 voorbeelden gekozen: le voorbeeld: geld uitgeven:daar is het evident dat je de punten verbindt met rechte lijnen (de leerlingen zien in dat die lijnen géén betekenis hebben); 2e voorbeeld: uitwijking van de slinger: afzetten van de horizontale uitwij- king tegen de hoogte levert punten in een grafiek die je vloeiend moet verbinden, het is immers een afbeelding van de slingerbeweging zelf. Dat hier een leereffect is opgetreden merkten we op aan transfer naar de scheikunde. Iets later dan in de natuurkunde waren daar grafieken aan de orde: opwarmen en afkoelen van kaarsvet, bepalen van het smeltpunt. De leerlingen gingen spontaan de meetpunten vloeiend verbinden of deden het direct na een vraag van de docent: vloeiend of met rechte lijnen?

Mathematisering¶

Het ontwikkelen van formules is een uiterst belangrijke aangelegenheid. Wij doen dat als volgt:

• Meten - tabellen - meetonzekerheid - staafdiagrammen - grafieken - vektordiagrammen - lichtdiagrammen - tabel als getallenrechte (evenredigheidsmatrix) - formules. Dit proces speelt zich af over het gehele tijdsverloop van de derde klas en dwars door tal van onderwerpen heen, die zo gegroepeerd zijn dat deze ontwikkeling mogelijk is. De reden voor deze zorgvaldige opbouw is de leerlingen geleidelijk te laten zien hoe je kunt leraren natuurwetenschappelijke kennis te vertalen in formules, te vermijden dat formules tot een serie trucs ontaarden en te voorkomen dat zwakkerbegaafde leerlingen voortijdig afhaken. Belangrijk is vooral dat alle leerlingen het nut van een wiskundige behandeling in de natuurkunde leren inzien. Overigens verwijs ik naar 2 artikelen in het decembernummer 1976 van Faraday van D.A. Lockhorst en Hubert Biezeveld. Ik hoop daaraan t.z.t. een verdere uitwerking van bovenstaande toe te kunnen voegen. Interessant is ook dat bij een cursus voor LBO-leraren van het IOWO een analoge opzet als bovenstaand op te merken is, uitgaande van “natuurkunde”, via meten komen tot formules, alleen daar uiteraard toegesneden op de wiskunde.

Besluit¶

Nog enkele_opmerkingen¶

We weten nōg niet voor alle begrippen hoe deze te ontwikkelen, zoals bijvoorbeeld energie en de begrippen uit de elektriciteitsleer. We weten ook nog niet voor iedere leerling altijd de juiste aanpak:

• Uiteindelijk heeft iedere leerling zijn eigen wereldbeeld; er zijn leerlingen met heel specifieke “problemen”.

• Een heel klein aantal leerlingen (de zeer intelligenten) kunnen veel sneller begrip bereiken. Aan deze leerlingen is de cursus nog niet voldoende aangepast. Er blijft dus werk genoeg te doen.

Groepswerk¶

Wī willen vermijden dat de docent te sterk stuurt, dat leerlingen onze schema’s te vlot overnemen. Ze moeten zelf het beeld ontwikkelen om natuurkundige verschijnselen te beschrijven en te verklaren, uiteraard met onze hulp, die wij geven door de problemen die wij ze voorleggen en de vragen (de wijze van vragen en de structuur daarin) die wij aan hun stellen. Het met elkaar werken bevordert het ontwikkelen van ideeën, het bevordert ook dat leerlingen hun bevindingen duidelijk onder woorden moeten brengen. Omdat de leraar niet voortdurend “goed en fout” controleert, kunnen ze rustig in ongedwongen sfeer hun hypothesen uitspreken en controleren of ze juist zijn. De leerlingen dwingen elkaar om door te gaan met een probleem tot het voor iedereen echt duidelijk en overtuigend is. We vermijden zo dat leerlingen al pasklare taal aangeboden krijgen voor ze ook maar zelf hūn taal kunnen beschrijven. Te vroeg aanbieden van die pasklare taal leidt, tot blokkering van hun leerproces, en dat leidt dan weer tot lesjesleerderij.

Luisteren naar leerlingen¶

te luisteren
- via hun gesprekken in de klas
- via hun verslagen
- via lesprotokollen gemaakt met een taperecorder.
Als kriterium voor kennis geldt daarbij:
- Wat de leerlingen zelf beschrijven op hun manier, in iedere fase van het onderwijsleerproces, wat ze zelf echt kennen.
- Kennis is alleen echte kennis als de leerlingen argumenten en kriteria hebben.

Integratie scheikunde, natuurkunde en biologie¶

Omdat biologie en scheikunde op analoge wijze werken wordt er nu gepoogd tot integratie van deze vakken te koken, vooreerst in de onderbouw. Maar wij zijn daarmee nog niet ver. Er is een cursus voor de brugklas vwohavo in de maak. Een probleem bij alle science-cursussen is het ontbreken van echte integratie, het is vaak een opeenvolging van een brokje biologie, natuurkunde en scheikunde. De ASEP-cursus, die bij ons ietwat model staat, probeert wel aan te sluiten bij het niveau van de leerlingen (Piaget-model) maar begripsontwikkeling ontbreekt, en ook het brengen door onderwijs op een hoger niveau van de leerlingen ontbreekt. De bedoeling is, dat groepjes docenten “intekenen” op een onderwerp en daarvoor de ruwe structuur ontwerpen, en dat een groep van 3 het uitschrijft. Dit product wordt dan aan de hele sektie voorgelegd ter discussie.

Slot¶

Het maken van een begripsontwikkelende cursus is een nogal omvangrijke taak. Tot nu toe is het veelal eenmanswerk geweest. Als er docenten zijn die in dezelfde richting denken als wij nu doen zouden wij blij zijn met hen in contact te komen.

contactadres: H. Verkoulen, Twickelcollege,
                    Woolderesweg 130, Hengelo (0)
                    telefoon: 05400 - 24425.
                    P. Vegting, Hulst 5, Borne
telefoon 05409-4483 (donderdagavond 18.00 - 19.00 uur)

Literatuur¶

Wagenschein: Der Pädagogische Dimension der Physik. Westermann-Verlag Toulmin, The Philosophy of Science, Hutchinson and Co. v. Parreren e.a. Sovjetpsychologen aan het Woord. Wolters-Noordhoff v. Parreren e.a. Denken, Tjeenk Willink

Barnes, From Communication to Curriculum, Penguin Books v. Hiele, Begrip en Inzicht, Muusses.

project DBK Natuurkunde, VU Amsterdam¶

C.H. Th. Mulder

Inleiding¶

DBK-na staat voor een tweetal zaken:

1. een ingevuld onderwijskundig model voor differentiatie binnen klasseverband bij het vak natuurkunde in de onderbouw

2. een samenwerkingsverband tussen leraren en de Vrije Universiteit van Amsterdam.

Het eerste aspect is reeds op de Woudschotenconferentie december 1975 aan de orde geweest. Op die conferentie is het hoe en het waarom van het DBK-na model uitvoerig besproken. Op dit moment zijn we echter een jaar verder. Het materiaal voor de tweede klas in eerste versie gereed, terwijl met de revisie een aanvang is gemakt. Het materiaal voor de derde klas is in wording. Over al deze zaken kunt u lezen in het informatiestencil. In dit praatje zou ik het graag over het tweede punt willen hebben: het samenwerkingsverband. Het samenwerkingsverband beschrijf ik vanuit mijn situatie: een natuurkundeleraar aan een grote scholengemeenschap (Het Zaanlands Lyceum te Zaandam) met een volledige betrekking. Ik acht deze opmerking relevant omdat alle leraren die aan het project meewerken dit doen op basis van vrijwilligheid. Al het werk is liefdewerk oud papier. Het project kent vele subgroepen, ik werk zelf in de centrale schrijfgroep. Toch wil ik het eerste punt niet helemaal laten zitten. Ik kies een deelaspect. In het tweede deel van dit verhaal zal ik mij afvragen of het wel zinvol is om DBK toe te passen bij het vak natuurkunde.

Het samenwerkingsverband¶

A. Een sfeertekening

Op deze conferentie komen een aantal projecten aan bod, die veranderingen binnen het natuurkundeonderwijs bewerkstelligen. Hun organisatorische opzet is onderling sterk verschillend. Men kent projecten met beroepsontwikkelaars in samenwerking met de overheid, men kent individuele secties, men kent auteurs en uitgevers. Het project DBK-na heeft als organisatievorm een samenwerkingsverband. Een samenwerkingsverband van enerzijds secties, leraren (verspreid over heel Nederland, 28 scholen) en een vakgroep van een universiteit (VU). Het gevolg van dergelijke opzet is de betrokkenheid van iedereen. Alles draait dan rond de plenaire vergadering. Deze beslist (met uitzondering van onderzoeksaspecten) over alle zaken m.b.t. het samenwerkingsverband. Op deze plenaire vergadering is van elke school minstens 1 lid van elke natuurkundesektie aanwezig. Een belangrijke filosofie van het project is dan ook: wij leraren kunnen ons onderwijs pas veranderen, als wij volledige inspraak in onze veranderingen hebben. Het gevolg is dan ook dat b.v. het vervaardigde materiaal niet geschikt is voor éen enkele werkvorm, nee, iedereen moet zich in het materiaal kunnen vinden. Men denke dat het primair de leraar en zijn klas is die het lesgebeuren bepalen. Het materiaal moet bruikbaar zijn binnen dit gebeuren.

De vervaardiging van het materiaal gebeurt volledig door de leraren - in principe koordineert de vU slechts, maar natuurlijk participeert zij ook, dit is nu eenmaal een gevolg van samenwerken. Het vervaardigen gebeurt in schrijfgroepen en toetsgroepen. Op dit moment kennen we 4 schrijfgroepen en twee toetsgroepen. Op de laatste plenaire vergadering is ook een groep samengesteld, die de mavo-aspecten gaat bekijken. Op dit moment werken in totaal 34 mensen aan materiaal vervaardiging. B. De_zelfbegeleiding

Een belangrijk aspect bij projecten is het punt van de uitvoering. Accepteren de scholen de nieuwe methode? Worden de leraren begeleid? Juist doordat iedereen meewerkt is de ingang bij de scholen erg gemakkelijk. Je zou kunnen zeggen het project komt uit de scholen. Door het samenwerken is de begeleiding een zelfbegeleiding geworden. Wat er al aan de orde komt: Augustusdagen: - lezingen van sprekers

• wat willen we in de derde klas

• uitslag en bespreking van enkète onder de leraren van het samenwerkingsverband

• praten over doelstellingen

• praten over toetsing, werkvormen, becijfering, determinatie

Plenaire vergaderingen:

• brainstorming

• discussies over ruw materiaal

• hoe is het de afgelopen periode gegaan

• besprekingen over, wat moet er in evaluatieverslagen komen.

• contacten tussen scholen onderling

• doelstellingen

Schrijfgroep: - inzicht in werkvormen

• formulering van doelstellingen

• verwezenlijking van doelstellingen

• schrijfproblemen

• materiaal schrijven, bespreken enz.

• leerpsychologie

• beleid

Toetsgroep: - doelstellingen

• evaluatieaspecten

• toetsontwikkeling

Logboekbijhouders en vragenlijst bijhouders

• analyse van hun lessen

• foutenanalyses

• sektieoverleg C. Een voorbeeld van materiaalontwikkeling om een idee te krijgen hoe in samenwerking materiaal wordt vervaardigd zullen we eens gaan kijken hoe de basisstof van een leerstofeenheid tot stand komt. In de augustusdagen brainstormt men over hoe de grote lijn voor het hele jaar eruit moet zien. Voor de eerste plenaire brainstormfase over de basisstof van een blok leerstofeenheid liggen er dus richtlijnen. Tijdens deze fase komen talloze zaken ter tafel. De schrijfgroep voegt deze zaken daarna tezamen tot een eerste ruwe schrijfopdracht. Deze wordt plenair besproken en ondergaat daar wijzigingen, aanvullingen etc. Nu kan de schrijfgroep zich bezighouden met het uitwerken van de veranderde schrijfopdracht. De eerste ruwe opzet wordt nu geschreven. Hierna bespreekt de schrijfgroep het eerste materiaal, wat daarna wordt doorgezonden naar alle scholen. Er komt een plenaire bespreking over de grote lijnen van het materiaal. Detailkritiek levert men schriftelijk in. De schrijgroep bespreekt hierna de kritiek en herschrijft de eerste versie. Na het herschrijven volgen de vergaderingen over het definitief maken van het materiaal. Het materiaal kan gedrukt worden.

Een voorbeeld van materiaalontwikkeling

Is het zinvol DBK toe te passen bij het vak natuurkunde?¶

Zie figuur 1.

Binnen ons project hebben wij gekozen voor een basisstof-herhaalstof en extrastofmodel. Wezenlijk is bij deze opzet dat je veronderstelt dat zaken die in basisstof staan beheerst dienen te worden. De F-toets zal de leemtes aangeven, zodat men weet wat men in de differentiele periode (herhaal-extrastof) nog moet bijspijkeren. We doen pogingen om bepaalde zaken volledig te laten beheersen, te “masteren”.

Dit proces kun je vanuit drie hoeken bekijken

De leerling $\longleftrightarrow$ de leraar natuurkunde schoolvak figuur 1. a. de leerling na $\xrightarrow{\text { de leraar }}$

Leerlingen zijn onderling verschillend. Elke leraar speelt daar op in, hij differentieert. Het blijkt dat tegenwoordig de verschillen zijn toegenomen o.a. door groei van het leerlingenaantal, verbreding van scholengemeenschappen via verlengde brugperiode. De leraar zal bewuster een differentiatiestrategie zoeken. Een mogelijkheid daarvoor is het basis/ herhaal/extrastofmodel. b. de leraar $\xrightarrow{\text { DBK }}$ na de leerling Leraren zoeken op dit moment ruimte voor individueler en aangepaster onderwijs voor de leerling. Behalve het feit dat onze basisstof zich hier ook voor leent vinden wij deze ruimte ook terug in het model, n .1 . de differentiele periode.

Onderwijskundig gezien is het DBK-model best een model wat in het huidige mavo-havo-vwo-onderwijs gebruikt kan worden. De vraag is echter, is het zinvol om bij het vak natuurkunde in de onderbouw te kiezen voor een DBKmodel. M.a.w. enkel vanuit het vak gezien is het zinvol om van een aantal natuurkundige begrippen en vaardigheden volledige beheersing (Mastery) te eisen? Op dit moment vervallen we direct in de discussie: moet natuurkunde in de onderbouw een sequentiële of een exemplarische opbouw hebben? De opbouw van de natuurkundige vaardigheden als waarnemen, werken met tabellen en grafieken, vaardigheden als het doen van kwalitatieve en kwantitatieve experimenten, voorspellen, komen tot wetmatigheden eost een sequentie. Je kunt geen voorspellingen doen als je niet eerst geleerd is op basis waarvan je tot voorspellingen kunt komen. Of de leerstofkeuze sequentieel moet zijn is echter een andere zaak. Enerzijds zien we tot aan heden het sequentiële van de natuurkundeleerstofkeuze, anderzijds merken we dat er veranderingen zijn om de leerstofkeuze meer exemplarisch te maken. Kies je, zoals het project DBK-na dat gedaan heeft, voor een opbouwende leerstofkeuze, dan zal een model waarin bepaalde kennis en begripszaken tot Mastery worden gebracht de leerlingen een behoorlijke steun geven. Ze weten op bepaalde momenten, dat ze een stukje kennis, begrip beheersen. Ze weten dat deze kennis, dit begrip weer gebruikt zal worden. Leerlingen putten uit de zaken een stukje zekerheid, omdat ze iedereen duidelijk kunnen maken dat ze iets weten. Deze handvatten voor zekerheid heeft een leerling in onze toch al grote en onpersoonlijke schoolgemeenschappen hard en hard nodig. Om een voorbeeld, het sequentiële karakter van materiaal te geven, hoe werkt het krachtbegrip in het DBK-na materiaal nu door.

We kijken daarvoor naar het stroomdiagram en de figuren 2, 3, 4, 5, die een zeer beperkte collage vormen van het DBK-na materiaal. Deze materiaalvoorbeelden zijn afgedrukt onder 3.2.

Natuurkundemethode in samenwerking met Uitgeverij Malmberg, Den Bosch¶

H. de Bruijn

Dames en Heren,

in het programma staat dit praatje aangekondigd onder de titel: ‘Een natuurkundemethode in samenwerking met uitgeverij Malmberg, Den Bosch’. Het woord samenwerking zou sommigen van u misschien kunnen doen vrezen dat de uitgever in belangrijke mate medezeggenschap zou willen hebben t.a.v. de opzet en inhoud van deze methode en dat daarbij andere dan onderwijskundige en didactische overwegingen een rol zouden kunnen spelen. Om u aan te tonen dat deze vrees, mocht zij aanwezig zijn, ongegrond is en dat de uitgever ons integendeel volledig vrijlaat deze methode naar eigen inzicht te ontwikkelen, zou ik over de eerste jaren van die ontwikkeling graag iets meer willen vertellen. Het begint eigenlijk al in 1969, als de mammoeth doordringt tot de tweede klassen van het secundair onderwijs. De vernieuwing van de onderwijsstructuur die dan aan de gang is, is voor velen aanleiding ook aan te dringen op vernieuwing van de onderwijsmethoden. Aandacht wordt gevraagd voor nieuwe werkvormen; de eigen beleving van de leerling wordt centraal gesteld. Sommigen gaan daarin zo ver te stellen dat de leerling zelf alles moet ontdekken en dat er geen kennisoverdracht van leraar naar leerling mag plaatsvinden. Maar terwijl vele vernieuwingsideeën gerijpt zijn in een jarenlang proces van veranderingen in onderwijskundige inzichten, is er nauwelijks tijd om weloverwogen na te denken over de vraag hoe deze ideeën in de praktijk optimaal kunnen worden ingevuld. Op de tot dan toe tamelijk overzichtelijke markt van natuurkundeboeken schieten nieuwe methoden als paddestoelen uit de, grond. In de grote steden is i.v.m. de boekenfondsen een zo vroegtijdige keuze nodig, dat de boeken waaruit gekozen moet worden vaak nog niet eens op de markt zijn. Deze overijling bleek zich achteraf te gaan wreken. Zoals gezegd waren de uitgangspunten waarop de. nieuwe methoden waren gebaseerd over het algemeen uitstekend. Met de uitweriking ervan waren wij en in veel sterkere mate nog onze leerlingen vaak minder gelukkig. Zeker, ze deden enthousiast mee met de practica en schreven vaak vellen vol waarnemingen. Maar vervolgens bleek het nogal eens voor te komen dat ze geen weg wisten met al die eigen ervaringen en ontdekkingen. Ze zagen zoveel en ze wisten vooral in het begin zo slecht wat ze daar nu mee aan moesten; wat belangrijk was en wat niet. Wat zo plezierig begon leidde maar al te vaak tot een bedreigende chaos van ongestructureerde feiten, waarbinnen zij geen verbanden konden leggen en geen wegwijzers vonden naar nieuwe vraagstellingen, nieuw onderzoek, nieuwe ervaringen. Achteraf gezien is dat natuurlijk niet zo vreemd. Tijdens deze conferentie is al meerdere malen de naam Piaget gevallen. Ook ik wil graag iets lenen uit de theorieen van deze Zwitserse ontwikkelingspsycholoog. Zoals u bekend zal zijn, onderscheidt Piaget in de ontwikkeling van het kind een aantal fasen, die hij voorzien heeft van benamingen waarbij we ons gemakkelijk iets voor kunnen stellen. Welnu, een leerling in de tweede klas HAVO/VWO bevindt zich in het algemeen nog in de concrete fase, eventueel aan het begin van de overgang naar de formele fase. Piaget stelt dat één van de kenmerken van de concrete fase is, het onvermogen van het kind onderscheid te maken tussen wat belangrijk is en wat niet. We zijn nog pas gisteren met een voorbeeld daarvan geconfronteerd. U herinnert zich ongetwijfeld nog dat aardige PLON-filmpje. Uit het commentaar daarbij bleek, dat bij gebruik van dat filmpje in de les zich precies datgene voordeed, wat op grond van bovenstaande stelling te verwachten was.

Naar aanleiding van het filmpje schreven leerlingen vellen vol met waarnemingen en vragen, waarvan een aantal eigenlijk volstrekt irrelevant was. Wij zijn van mening dat één van de doelstellingen van het natuurkundeonderwijs moet zijn onze leerlingen te helpen in een dergelijke warreling van bomen het bos te leren zien. Het leren waarnemen hoort zich niet te beperken tot het signaleren van zoveel mogelijk verschijnselen. De waarnemingen moeten geordend worden, verbanden moeten worden gelegd, kortom een leerling moet leren zijn materiaal te structureren. Dat kan hij niet vanuit zijn eigen ervaring; het is iets dat moet worden aangeleerd. Vandaar dat wij geloven dat we inderdaad onze leerlingen zoveel mogelijk zelf moeten laten ervaren, maax de essentie daarvan duidelijk, zo concreet mogelijk voor hen op papier moeten zetten. Op die manier zijn wij steeds meer ons eigen materiaal gaan maken, toen bleek dat we met de auteur van het door ons destijds gebruikte boek alleen maar het uitgangspunt deelden (de wenselijkheid van het leerlingenpracticum en het gebruik van andere dan frontale lesvormen), maar bij het invullen daarvan op een volstrekt andere golflengte dachten. Het leerlingenmateriaal dat we in gestencilde vorm tot nu toe gebruikt hebben, bestaat uit twee onderdelen. Wanneer de stencils in een multomap zitten, vormen de rechter pagina’s het hoofdverhaal, waarin een zo duidelijk mogelijke structuur en een zo groot mogelijke continuiteit is aangebracht. Het is tamelijk bondig geschreven. Alle zaken die voor het begrijpen van het hoofdverhaal van belang zijn, maar de continuiteit ervan zouden verstoren, staan op de linkerpagina’s. U vindt daar b.v. afleidingen, uitbreidingen, stukken theorie uit andere gebieden van de natuurkunde dan in het hoofdverhaal aan de orde is. De ruimte die op de linkerpagina’s dan nog over is, wordt gevuld met ‘franje’: anekdoten, cartoons, literatuurverwijzingen, kranteberichten, verbanden met andere gebieden van de natuurkunde of andere (natuur) wetenschappen, enz. Van die franje hopen we dat ze de nieuwsgierigheid van de leerlingen zal opwekken; dat ze hen zal aanzetten tot zelfwerkzaamheid, tot eens een keer rondneuzen in de schoolbibliotheek; dat ze ertoe zal bijdragen dat onze leerlingen bewuster en kritischer kennisnemen van de informatie die hen van alle kanten overspoelt. We waren al een paar jaar bezig met het maken, gebruiken en verbeteren van dit material, toen we min of meer toevallig in contact kwamen met de uitgeverij Malmberg. Het is natuurlijk erg plezierig als materiaal, waarmee je samen met je collega’s goede ervaringen hebt opgedaan, voor een ruimer gebruik beschikbaar komt. Maar waar we vooral blij mee waren, was de verruiming van onze technische mogelijkheden. Wanneer je in je vrije tijd zelf een complete leergang moet ontwerpen, typen en er tekeningen bij maken, dan kunt u zich voorstellen dat de kwaliteit en de leesbaarheid ervan niet optimaal is. Wanneer je materiaal als boek kan verschijnen, wordt dit soort zaken van je overgenomen door vakmensen: tekenaars, een vormgever enz. We zijn danook erg tevreden over hetgeen men met ons materiaal gedaan heeft en nog bezig is te doen. u hebt gisteravond op de markt een informatie-envelop kunnen krijgen, waarin zich de katern bevindt die in voorproductie is gemaakt om haar op deze conferentie te kunnen tonen. Het is een hoofdstuk uit het eerste deel, bestemd voor de tweede klas HAVO/VWO. Dat eerste deel zal in het voorjaar op de markt komen. Het zal bestaan uit vier hoofdstukken. Hoofdstuk 1 heet Ordenen; het gaat o.a. over grootheden en eenheden, tabellen, grafieken, formules, meetmethoden en meetinstrumenten. De volgende hoofdstukken heten achtereenvolgens Stoffen en toestanden, Atomen en moleculen, Kracht en druk. Ieder hoofdstuk vormt een aparte katern. Die katernen passen in een tweeringsband die geleverd wordt bij het eerste deel. De hoofdstukken $5 \mathrm{t} / \mathrm{m} 10$ van het tweede deel worden los geleverd en passen eveneens in die band. Bovendien is er dan nog voldoende ruimte in de band voor eigen materiaal, afkomstig van de leerlingen zelf of van hun leraar. De stof bestemd voor de onderbouw HAVO/VWO zit zo bij elkaar in één band. Voor de bovenbouw zullen aparte delen voor HAVO en VWO verschijnen.

De delen III H en IV H zijn bestemd voor de 4 e resp. 5e klas HAVO; de delen III V en IV V voor 4 en 5 VWO resp. 5 en 6 vwo. Wanneer u de beschikbare katern bekijkt, ziet u daarin de tweedeling waarover ik Y zoeven sprak. Wanneer U zoals in een ander boek na het beeindigen van een rechter pagina omslaat en verder leest op de volgende linkerpagina, dan wordt het allemaal wel zeer onbegrijpelijk. Leest u voortdurend alleen maar de rechterpagina’s, dan vindt u daar de kernleerstof, in een verhaal dat niet onderbroken wordt door bijzaken, hoe onmisbaar die soms ook mogen zijn. Wat niet thuis hoort in de kernleerstof van het betreffende onderwerp, staat op de linkerpagina’s. In hoofdstuk $3 \mathrm{~b} . \mathrm{v}$. heeft u, als u het atoommodel van Rutherford wilt bespreken, de begrippen positieve en negatieve elektrische lading nodig. Wanneer een boek op de gebruikelijke manier ingedeeld is, moet het verhaal over atomen en moleculen daarom op een gegeven moment onderbroken worden omdat er iets over statische elektriciteit verteld moet worden. Hoe summier dat ook gebeurt, het verbreekt de continuiteit van het hoofdverhaal. In de lessituatie is dat niet erg. U heeft drie borden ter beschikking, waarvan het linker en rechter zo nodig als kladpapier gebruikt kunnen worden. Welke lesvorm U ook gebruikt, wanneer ‘alles’ eenmaal op het bord staat kan daar, met een heleboel strepen en pijlen en met gebruik van vele kleuren krijt, best structuur in aangebracht worden. Wanneer die structuur eenmal gevonden is, moet een leerling die in zijn boek kunnen terugvinden. Welnu, als over statische elektriciteit het nodige op een aantal linkerpagina’s staat, wordt de continuiteit van het hoofdverhaal niet onderbroken en is de stof beter gestructureerd. Bovendien kan er nu, als u dat wilt, meer aandacht aan dergelijke ‘bijzaken’ besteed worden. Van alle verrijkingsstof op de linkerpagina’s kiest u uiteraard zelf, al of niet in overleg met Uw leerlingen en/of vakcollega’s, datgene wat u wilt doen. u kunt er bovendien eigen materiaal aan toevoegen of materiaal dat gecopieerd wordt vanuit de bijbehorende docentenhandleiding. Het lijkt ons nuttig dat er naast het leerlingenmateriaal ook docentenhandleidingen verschijnen. Het boek is gebaseerd op onze eigen ervaringen met gestencild lesmateriaal. In de loop van ruim vier jaar hebben we vastgesteld hoe wij, met onze leerlingen, het materiaal zo goed mogelijk kunnen gebruiken. u geeft op een andere manier les, u heeft andere leerlingen, u zult het boek dus anders gebruiken. Misschien wilt u toch wel iets van onze ervaringen weten. Vandaar die handleidingen. Daaruit mag u, vrij van rechten, alles copiëren dat U voor Uw leerlingen nodig heeft, zoals practicumhandleidingen, vragen en vraagstukken e.d. En naast de tips vanuit onze eigen leservaringen vindt u daarin ook suggesties voor manieren waarop u het zelf allemal anders zou kunnen doen. We hopen eigenlijk tezijnertijd informatie terug te krijgen over de ervaringen van collega’s. Wanneer we deze in de handleiding zouden kunnen verwerken, zou een belangrijk overzicht ontstaan van de know how van onze vakcollega’s. Nog even terug naar het leerlingenboek. U heeft al gehoord over de uitvoering in losse katernen en over de tweedeling kernleerstof/verrijkingsstof. Misschien moet ook nog vermeld worden dat in ieder geval het onderbouwmateriaal met gebruik van steunkleur zal worden uitgevoerd. Waar zeker nog over gesproken moet worden, is het taalgebruik. Gisteren hoorde ik voor het eerst de term ‘demonstratieve taal’. Als ik goed begrepen heb wat daarmee bedoeld wordt, dan moet ik zeggen dat we in ons boek geen demonstratieve taal gebruiken. Als dat nodig is doen we dat wel in de les. Maar in het boek proberen we juist het taalniveau van onze leerlingen te ontwikkelen door te schrijven in een taal die net iets moeilijker is dan de taal die zij zelf gebruiken. Zo leert immers ook een baby praten en niet doordat zijn ouders de hele dag dada en tata tegen hem zeggen. Bovendien mag de moeilijkheidsgraad van een geschreven tekst best iets hoger zijn dan van het gesproken woord. Wél hebben we achteraf nagegaan of de gemiddelde zinslengte niet te groot is, of het gemiddelde aantal lettergrepen per woord.

Er bestaan formules waarmee de leesbaarheid van teksten getoets kan worden op grond van deze gemiddelde waarden. Toen we onze teksten m.b.v. zo’n formule controleerden bleek datgene waarop wij gehoopt hadden tijdens het schrijven. De moeilijkheidsgraad, niet inhoudelijk maar qua taalgebruik, nam per hoofdstuk toe, maar ook het vierde hoofdstuk bleek goed leesbaar voor de categorie leerlingen waarvoor het geschreven is. En met de vermelding van dit voor een schoolboek zo belangrijke aspect, zou ik mijn praatje willen besluiten om u gelegenheid te geven tot het stellen van vragen.

Samenvatting en slotwoord door de conferentievoorzitter¶

Wederzijdse informatie over de diverse projecten staat hoog genoteerd op de lijst van wensen bij deelnemers aan de conferentie. Een centraal punt voor de uitwisseling van informatie vindt men zeer belangrijk. De financiering van de leerplanontwikkeling kan wellicht zo geregeld worden - vinden sommigen - dat bepaalde secties van scholen middelen krijgen om hun activiteiten uit te breiden. Het is moeilijk om af te wegen in welke mate er “centraal” en in welke mate er “overal” aan ontwikkelingen moet worden gewerkt. Is het echt nodig dat overal alle fasen met alle bijbehorende kinderziekten worden doorlopen? Het moet mogelijk zijn centraal ervaringen op te doen die anderen kunnen steunen in hun werk. Dat betekent wel dat er een begeleiding nodig is bij het doorgeven van deze opgedane ervaringen. In elk geval is het de moeite waard dat in het leerplanontwikkelingswerk ruimte wordt open gehouden voor pluriforme aanpak. Als we moeten praten over natuurkunde-onderwijs moeten we wel bedenken dat we hier bijeen zijn met leraren uit het vwo-havo. Zodra we de groep verbreden, nemen vooral de didactische problemen toe. Verbreding naar mavo, lbo en basisonderwijs betekent confrontatie met enorme didactische problemen en problemen voor wat betreft de opleiding van de onderwijsgevenden. Om nog maar niet te spreken van verbreding naar andere vakken. Het PLON begon bij het mavo en juist hier zijn de didactische problemen dermate groot dat een bundeling van krachten noodzakelijk is. In een aantal verslagen van gesprekken in groepen en in de lezingen is naar voren gekomen het belang van luisteren naar de leerlingen; in het algemeen observatie van leerlingengedrag. Velen zien in de observatie van leerlingen een ingang om tot beter na-tuurkunde-onderwijs te komen. In de evaluatieve opmerkingen wordt gesproken over een plezierige presentatie van de ontwikkelde materialen, geen “glamour” presentatie maar een realistische presentatie. Ik vind dat een goed teken. Een kenmerk van volwassenheid bij het zelf bouwen aan een schoolwerkplan is dat men het eigen ontwikkelde materiaal niet ziet als “het enige voor alle volken en natien”, maar als een mogelijkheid naast andere mogelijkheden. Dat houdt in dat men zijn materialen realistisch presenteert. In de evaluatieve opmerkingen komt steeds terug het grote aantal sprekers. We kunnen de sprekers daar niet voor blamen. Elk heeft zijn tijd zo goed mogelijk benut. Zij hebben niet gevraagd om het grote aantal. Vooral bij een grote conferentie als deze betekent een groot aantal inleidingen een enorme claim op het concentratievermogen van de deelnemer. Men vond dat in de conferentie op een open manier gediscussieerd kon worden over tal van zaken rondom het thema van de conferentie. Vooral de markt bood daartoe een goede gelegenheid. Ik meen dat de conferentie heeft mogelijk gemaakt dat de akku weer eens werd opgeladen. Het tijdstip van de conferentie is erg inspirerend, met een kerstvakantie in het vooruitzicht bezig zijn met verbeteringen van het natuurkunde-onderwijs in het nieuwe jaar.

DEEL 2: Informatie over de aconwezige proiekten¶

Inleiding¶

Bij de in dit deel bijeengebrachte informatie moet onderscheid gemaakt worden tussen de voorinformatie (2.1.) en de overige informatie (2.2. t/m 2.20). De voorinformatie werd samengesteld uit ingezonden informatie en/of ontwikkeld materiaal door D. van Genderen en J.F. Schröder. Omdat de voorinformatie beknopt moest zijn, werden alle deelnemende projecten uitgenodigd op iets uitvoeriger wijze schriftelijke informatie te verschaffen over het betrokken project, althans voorzover men niet wilde volstaan met de voorinformatie. Deze is te vinden in 2.2 . $\mathrm{t} / \mathrm{m} 2.20$.

De voorinformatie over de projecten¶

D. van Genderen en J.F. Schröder

Dit stuk is bedoeld als eerste orientatie in het ingezonden materiaal dat op de conferentie te zien zal zijn. Sommige projecten zijn grootscheeps, andere kleinschalig. We hebben ze eerst ingedeeld in drie kategorieën. - projecten gesubsidieerd door overheidsinstanties (ook universiteiten hierbij gerekend)

• projecten in samenwerking met een uitgever

• projecten ontwikkeld door de eigen school of een eigen klas

De volgorde binnen elke kategorie heeft vooral te maken met de omvang van het project: volledige leergang, materiaal voor een enkele klas of b.v. alleen enkele proeven. Noch de volgorde, noch de gegeven typering houdt een waarde-oordeel onzerzijds in. De waarde van elk project is ter beoordeling van u, afhankelijk van de wijze waarop u het materiaal zou willen gebruiken. A. PLON: project leerpakketontwikkeling natuurkunde B. DBK: Differentiatie Binnen Klasseverband C. Mavo-project D. Keuze-onderwerpen VWO E. Ioniserende stralen project $F$. Leerlingen experimenten bovenbouw G. Transparantenseries met kassettebanden H. Moderne natuurkunde (Wolters-Noordhoff) I. Fizzix, door de Bruijn en Smit (Uitg. Malmberg) J. Groepsonderwijs (Vituscollege, Bussum) K. Beginonderwijs fysica (Twickelcollege, Hengelo) L. Leer- en werkbladen onderbouw (G.s.G.-Emmen) M. Mastery learning (S.G.Van Oldenbarneveldt, Rotterdam) N. Handleiding natuurkunde (Zwaan, Nijmegen) O. practicumboeken (Masschelein, Weert) P. Leerlingenproeven (Trajectumcollege, Utrecht) Q. Energieproject (Kath.Gelders Lyceum, Arnhem en Maaslandcollege, Oss) R. practicum instructies (Chr.Lyceum, Leiden) S. Syllabus mechanica en diversen (S.G.Snellius, Amstelveen) T. Praktisch schoolonderzoek (Van der Valk, Den Haag) U. Enkele bovenbouwproeven (Backbier, Geleen) A. PLON: project LeerpakketOntwikkeling Natuurkunde

Van wie $\quad$ PLON werkt onder auspicien van de CMLN en wordt begeleid door de Commissie Onderwijskundige Experimenten.

Voor wie mavo, havo en vwo, tot nu toe klas 2 mavo, 3 mavo (gedeeltelijk) en 2 havo-vwo (gedeeltelijk)

Met welk doel Plon probeert een vernieuwing te bewerkstelligen in het natuurkundeonderwijs door leerpakketten te ontwerpen en die op diverse proefscholen uit te proberen. Daarbij ligt de nadruk op zelfwerkzaamheid van de leerlingen en op individuele leerprocessen. Aandacht wordt ook besteed an sociale en kreatieve aspecten.

Welk materiaal werkbladen, proeven, leesteksten, knutselkaarten, films, opdrachtenboekjes, toetsen, vragenlijsten, etc.

Onderwerpen: 1) eerste verkenning, 2) mensen en metalen, 3) werken met water, 4) leven in lucht, 5) ijs, water, stoom, 6) veranderingen, 7) veranderingen verklaren, 8) jouw omgeving, 9) konstrukties. B. DBK: Differentiatie Binnen Klasseverband voor natuurkunde

Met welk doel door het maken van geschikt materiaal tegemoet komen aan verschil- len in aanleg, interesse en tempo van de leerlingen binnen éen klas. De leerlingen zelfstandig laten werken.

Welk materiaal binnen een leerstofblok wordt basisstof aangeboden gevolgd door een formatieve toets. Dan volgt differentiële stof waarna een summatieve toets het blok sluit. Het leerlingen practicum wordt, indien functioneel, zoveel mogelijk gebruikt als basis voor het aanbrengen van de theorie.

Onderwerpen: introductie, blok 1: bewegingen en evenwicht, blok 2: krachten en versnellingen, blok 3: zinken, zweven, drijven, blok 4: model van een gas, blok 5: vloeibaar en vast, blok 6: wetmatigheden bij gassen.

C. Mavo-project

Van wie vakproductiegroep (viex leden, in totaal 30 taakuren) in samenwerking met leraren van de projectscholen.

Voor wie mavo, tot nu toe 2 e klas

Met welk doel

Welk materiaal “het ontwikkelen van hulpmiddelen voor docenten, waardoor zij in staat worden gesteld door middel van differentiatie t.a.v. leerstof èn didactiek hun leerlingen aan het eind van een vierjarige cursus te brengen tot een eindexamen, waarbij zij uit twee niveaus kunnen kiezen”. informatiebladen en werkbladen voor de leerlingen, eerste versie van een lerarenhandleiding.

Onderwerpen: warmte, krachten, molekulen I (ontdekken molekuulmodel), molekulen II (toepassen molekuulmodel), elektriciteit, licht, heelal. D. Keuze-onderwerpen vwo

Van wie verschillende groepen, werkend onder auspiciën van de C.M.L.N.

Voor wie klas 6-vwo

Met welk doel met ingang van het eindexamen 1979 geldt voor het vwo een nieuw programma, waarin naast een vaste kernleerstof afwisseling mogelijk is in keuze-onderwerpen. Sommige keuze-onderwerpen behoren niet tot de traditionele leerstof; daarom moesten er teksten voor worden geschreven en beproefd. Per jaar worden twee keuze-onderwerpen behandeld, elk in $\pm 15$ lesuren.

Welk materiaal teksten voor Astrofysica, Quantummechanica, Vaste Stof en Weerkunde, enkele met docentenhandleiding; enkètes.

E. Ioniserende stralen project

Van wie $\quad$ het project “Experimenten met radioactieve bronnen en rōntgenstraling” is opgezet onder auspiciën van de C.M.L.N.

Voor wie voor leerlingen van de bovenbouw havo-vwo.

Met welk doel

Welk materiaal voor de scholen is de aanschaf van de benodigde apparatuur en radioactieve bronnen kostbaar. Daarnaast is het verkrijgen van de vereiste vergunningen nogal problematisch. Het project biedt nu de mogelijkheid om leerlingen uit de bovenbouw kernfysische experimenten uit te laten voeren. in Goes, Rotterdam en Utrecht zijn lokalen gevestigd waar leerlingen kennis kunnen maken met 18 experimenten. Inmiddels zijn twee mobiele practica beschikbaar gekomen, uitgerust met dezelfde apparatuur, die de scholen bezoeken. Op de conferentie is het boekje “Experimenten met radioactieve bronnen” te zien, alsmede een aantal proefopstellingen

F. Leerlingen experimenten bovenbouw

Van wie de vakgroep natuurkunde-didactiek van de R.U.-Utrecht.

Voor wie klassen 4-5 havo en 5-6 vwo.

Met welk doel de experimenten zijn opgezet om studenten die hun aantekening vakdidactiek willen halen in de gelegenheid te stellen kennis te maken met bovenbouwapparatuur. In de tijd dat de experimenten daar niet voor gebruikt worden kunnen leraren en leerlingen van de opstellingen gebruik maken.

Welk materiaal een dertigtal proefibeschrijvingen omvattende: het doel van de proef, een summier stukje theorie en de practicumopdrachten. De experimenten zijn gekozen o.a. uit de mechanica, trillingen en golven, elektrostatica, elektromagnetisme en atoombouw. Drie experimenten staan op de conferentie opgesteld.

G. Transparantenseries met kassettebanden

Van wie Dr. J.B. van der Kooi, Rijksuniversiteit Groningen.

Voor wie hogere klassen vwo havo.

Met welk doel belangstelling wekken voor nieuwe ontwikkelingen.

Welk materiaal 1. de warmtepijp, een nieuwe methode, ontwikkeld bij de ruimtevaart, om op een eenvoudige, energetisch voordelige manier warmte te transporteren. In deze transparantenserie wordt dit gesimuleerd m.b.v. een draaiende polarisatieschijf en speciaal polaroid-materiaal. 2. klank, toonhoogte en frekwentie, meestal gaat men er van uit dat de grondtoon wordt gehoord en de boventonen de klank bepalen. M.b.v. een aantal opgenomen geluiden wordt aangetoond dat deze verklaring niet juist is. H. Moderne natuurkunde (Wolters-Noordhoff)

I. Fizzix, door de Bruijn en Smit (Uitg. Malmberg)

Welk materiaal katern van $\pm 30 \mathrm{blz}$. ; inhoudsopgave van het eerste deel en een overzicht van de gehele methode. J. Groepsonderwijs (Vituscollege, Bussum)

Van wie de sektie natuurkunde.

Voor wie klassen 2, 3 en 4 havo/vwo.

Met welk doel de sektie wil de leerlingen geheel zelfstandig laten werken in groepen. De leergang moet daarbij een leidraad zijn. De docent is een begeleider, die ook aandacht geeft aan de sociale en vormende aspecten van het werken in groepen.

Welk materiaal drie 17 -rings multobanden, elk $\pm 150 \mathrm{blz}$. De leerstof wordt via vragen aan de orde gesteld; het practicum is erin geïntegreerd. Achterin elke map staan op blauwe bladen tabellen en overzichten.

Deel 1: beweging, kracht, warmte, magnetisme, licht. Deel 2: elektriciteit, energie, vervolg elektriciteit. Deel 3 (vwo): bewegingen, bewegingen en kracht, arbeid en energie, golfverschijnselen, inductie, elektromagnetisme.

K. Beginonderwijs fysica (Twickelcollege, Hengelo)

Van wie sektie natuurkunde

Voor wie klassen 2 en 3 havo/vwo

Met welk doel “fysische begrippen worden niet zonder meer gegeven, maar leerlingen bouwen vanuit eigen ervaring door middel van de opdrachten geleidelijk die begrippen zelf op.” Leerlingen werken daarbij zelfstandig, praten met elkaar over de (natuurkundige) problemen, en maken al werkend een leerproces door.

Welk materiaal twee mapjes met elk $\pm 120 \mathrm{blz}$. (17-rings multo), voornamelijk opdrachten, veelal korte experimenten, afgewisseld door korte stukjes tekst. Onderwerpen als de fiets, de wip, de slinger, de centrifuge, magneten, zijn verweven met thema’s als evenwicht, kracht, vectoren, massa, gewicht, formules.

Nadere bijzonderheden Vanaf augustus 1976 wordt sciencemateriaal gemaakt. Daarbij werken de secties natuurkunde, scheikunde en biologie samen. L. Leer- en werkboeken onderbouw (Gem. Scholengemeenschap Emmen)

Van wie de sektie natuurkunde.

Voor wie onderbouw havo/vwo.

Met welk doel “niet geboren uit het feit dat wij $z 0$ nodig aan vernieuwing moesten doen. Eerder nog zouden we zeggen dat juist het omgekeerde waar is. Wij zouden dit werk (materiaal) dan ook liever rangschikken onder de kategorie herorientering.”

Welk materiaal leer- en werkboek natuurkunde deel 1: inleiding (krachten, druk, hydrostatica, gassen); deel 2: warmte, deel 3: optica, deel 4 is nog niet gereed. Elk deel omvat een aantal lessen ( $\pm 70 \mathrm{blz}$. , format A4), gevolgd door een “stamppot” (ongeveer evenveel blz.) bestaande uit een paar honderd opgaven; achterin staan de antwoorden. M. Mastery-Learning (S.G. van Oldenbarnevelt, Rotterdam)

Van wie drie leden van de natuurkundesektie.

Voor wie $2 e$ klas havo/vwo.

Met welk doel “Mastery-learning” mogelijk maken bij gebruik van een gewoon leerboek.

Welk materiaal het leerboek “Terreinverkenning in de Natuurkunde” van Auer en Hooymayers wordt gevolgd met waar nodig aanvullingen resp. verbeteringen door middel van stencils. Deze stencils omvatten: leerstofstructurering, diagnostische toetsen, herhalingsprogramma’s en extra-stof programma’s. De leerstofeenheden: LSE 0:rekenliniaal, LSE 1: inleiding, LSE 2: rust en beweging, LSE 3: traag en zwaar, LSE 4: meten en ordenen, LSE 5: magnetisme, LSE 6: optica. N. Handleiding natuurkunde (Zwaan, Nijmegen)

Van wie Ir. F. Zwaan, Ped. Academie/havo Klokkenberg, Nijmegen.

Voor wie studenten PA1 en PA2; zij kiezen een studie-onderwerp en werken daaraan in groepen van 4; ze geven ook enkele lessen op de basisschool.

Met welk doel “de leerling van de basisschool te stimuleren in zijn zeker reeds aanwezige belangstelling voor de natuur waarin hij leeft en waarvan hij zelf deel uitmaakt, is mede een van de dankbaarste taken van de onderwijzer(es).”

Welk materiaal gebundelde stencils, $\pm 100 \mathrm{blz}$. theorie, met aansluitend $\pm 25 \mathrm{blz}$. proeven en $\pm 20 \mathrm{blz}$. lesschema’s “ratuurorientatie” (basisschool, klassen 1, 2 en 3) en “natuurkunde” (klas 4, 5 en 6). O. practicumboeken (Masschelein, Weert)

Van wie Drs. J.C.J. Masschelein, Philips van Horne Scholengemeen-
                                    schap, Weert).
Voor wie mavo, havo, vwo.

Met welk doel in het practicum moeten we verschillen tussen leerlingen kunnen opvangen. In de bovenbouw bestaat er verschil tussen havo en vwo, tussen leerlingen in hetzelfde schooltype, tussen de mavo/havo-instroomleerlingen en de eigen leer- lingen. Daarom zijn er (1) repetitieproeven, (2) standaard- proeven, (3) inzichtsproeven, (4) proeven over onderwerpen buiten de strikte leerstofomschrijving.

Welk materiaal a) bovenbouwboek met 40 proeven, verdeeld over mechanica, gassen en dampen, golven en trillingen, elektriciteit en magnetisme, en moderne fysica, b) onderbouwboek met vnl. proeven over warmte (7) elektriciteit (17) en optica (17), c) boekje met 14 elementaire elektriciteitsproeven.

Het bovenbouwboek zal in gewijzigde vorm worden uitgegeven door Van Walraven te Apeldoorn. P. Leerlingenproeven (Trajectumcollege, Utrecht)

Van wie $\quad$ D. de Beer, J. van Geffen, Trajectumcollege, Utrecht).

Voor wie $\quad k l a s s e n ~ 3, ~ 4$ en 5 havo, 3, 4, 5 en 6 vwo.

Met welk doel practicum, waarbij in de bovenbouw ook demonstratie-apparatuur gebruikt wordt.

Welk materiaal gestencilde instructies

• voor derde klas havo/vwo: elektriciteit ( 6 proeven) en licht (2 proeven)

• voor bovenbouw: 32 proeven over diverse onderwerpen, o.a. stroboscopische foto’s, laser, elektronendiffractiebuis. Q. Energieproject (Kath. Gelders Lyceum, Arnhem en Maaslandcollege, Oss)

R. practicuminstructies (Chr. Lyceum, Leiden)

Van wie sektie natuurkunde van het Chr. Lyceum “Dr. W.A. Visser 't Hooft” te Leiden.

Voor wie vwo en havo.

Met welk doel eigen practicum, de instructies worden ook gebruikt bij de Chr. Scholengemeenschap Atheneum-havo te Katwijk.

Welk materiaal gestencilde instructies in multoband (23 rings). Voor klas 2 over metingen, krachten, vloeistoffen en gassen, warmte (totaal 14 proeven), voor klas 3 over warmte, elektriciteit, licht (totaal 20 proeven), voor bovenbouw 12 proeven over diverse onderwerpen. S. Syllabus Mechanica en diversen (S.G. Snellius, Amstelveen)

Van wie natuurkundesektie scholengemeenschap Snellius, Amstelveen.

Voor wie leerlingen van klas 2 en 3 havo/vwo.

Met welk doel het maken van materiaal om bestaande boeken aan te vullen resp. te verbeteren waardoor een voor docent en leerlingen beter bruikbaar geheel ontstaat.

Welk materiaal - een aantal losse nieuwe proeven voor de 2 e klas

• een keuzepracticum elektriciteit en magnetisme voor de 3e klas

• een syllabus mechanica voor de $4 e$ klas voor gebruik naast Schweers en Van Vianen deel 3 V . T. Praktisch schoolonderzoek (Van der Valk, Den Haag)

Van wie A.E. van der Valk, Thorbecke Scholengemeenschap, Den Haag.

Voor wie klas 6 vwo.

Met welk doel “schoolonderzoek voor 3 verschillende groepen van 9 man. Aan de 9 man worden 10 minuten per proef gegeven, waarna doorschuiven tot ze alle 9 proeven hadden gedaan.”

Welk materiaal 24 korte opdrachten (elk 1 pagina, 17-rings multo), voornamelijk elektriciteit en magnetisme. U. Enkele bovenbouwproeven (Backbier, Geleen)

Van wie Dr. F.G. Backbier, Scholengemeenschap Sint Michiel, Geleen.

Voor wie Dovenbouw vwo/havo.

Met welk doel eigen practicum.

Welk materiaal vijf gestencilde instructies, resp. bepaling van de massa van een trillende ruiter op een luchtkussenbaan (examen vwo 1975), stroombalans, proef van Mjllikan, coigor-müller telbuis, radioactief verval.

PLON¶

Wat wil het PLON¶

Wij proberen een vernieuwing te bewerkstelligen in het natuurkunde-onderwijs op mavo, havo en vwo. We doen dat door leerpakketten te ontwerpen en die op diverse proefscholen uit te proberen. Gegevens over de effecten van het gebruik van deze leerpakketten worden systematisch verzameld. Op grond daarvan worden beslissingen genomen om het materiaal te herzien en aan te vullen. Globaal bekeken staan het PLON de volgende veranderingen voor ogen:

• meer aandacht dan tot dusver voor sociale en kreatieve aspecten van het proces in de klas

• onderwijsleersituaties waarin uitgegaan wordt van de manier waarop de leerling tegen de les en de inhoud van het vak aankijkt

• in verband met deze twee punten een houding van de leraar waarin deze de leerlingen meer ruimte geeft om zich te ontwikkelen naar zelfstandigheid en verantwoordelijkheid.

Wat doet het PLON¶

Onze werkzaamheden zijn onder te verdelen in drie taakgebieden:

• onderzoek

• ontwikkeling van lesmateriaal

• werk in het praktijkveld.

Onderzoek¶

Onderzoek speelt een belangrijke rol in het PLON. Onder onderzoek valt alles wat te maken heeft met systematisch opsporen en interpreteren van gegevens over wat met het ontwikkelde materiaal in de klas gebeurt. Er worden vragenlijsten voor leraren en leerlingen gehanteerd. Ook wordt gewerkt met lesobservaties, leerlinginterviews en logboeken van de leraar. In het onderzoek worden tevens doelstellingen en uitgangspunten van het lesmateriaal bewaakt. Alle gegevens die op deze manier ter beschikking komen worden door ons team (in samenwerking met diverse deskundigen én proefschoolleraren) geinterpreteerd en gebruikt om een tweede versie van het leerpakket te maken. Samen met het CITO wordt door de onderzoeksgroep van het PLON aan toetsontwikkeling gewerkt. Dit houdt vanzelfsprekend verband met eerder genoemd bewaken van leerdoelstellingen en uitgangspunten van het pakket.

Er worden relaties onderhouden met allerlei instituten op het gebied van onderwijsresearch (RITP, THTwente, niveauR, PDI, Vakgroep DID, O&O, DBK).

Ontwikkeling_van_lesmateriaal¶

Dit gebeurt veelal via discussies, schrijven van teksten, uitproberen van proeven en een groot aantal andere activiteiten. Het ontwikkelen van films, diaseries en andere audio-visueel materiaal hoort ook hiertoe. Globaal is de werkwijze als volgt:

• formulering van een aantal ruwe uitgangspunten en leerinhouden

• schrijven van teksten, ontwikkelen van proefjes, media’enz. opzoeken van bestaande apparatuux

• via discussie komen tot verdere specifikatie van zowel de uitgangspunten en leerinhouden als van de teksten enz.

• klaar maken van teksten voor de drukker, opzoeken van foto’s, afspraken met de tekenaar (van het OMI), productie van media. Bijzonderheden:

• voor AV-media-ontwikkeling werken wij samen met het NIAM, SFW en het universitaire OMI

• wij beschikken over een uitgebreide bibliotheek met daarin vrijwel alle belangrijke buitenlandse leerpakketten en Nederlandse leerboeken voor natuurkunde en “science” op secundair niveau alsmede onderwijskundige literatuur

• bij de ontwikkeling van teksten en proeven werken wij samen met enige leerlingen van de Zinzendorfschool voor mavo te Zeist

• leraren en enige deskundigen geven tussentijds kommentaar op gemaakte teksten.

Werk in het praktijkveld¶

Wij onderhouden intensief contact met onze proefscholen. Regelmatig worden ze bezocht en worden er lessen gevolgd. Deze lessen worden nabesproken met de leraren. Onderzoekgegevens worden d.m.v. lesobservaties verkregen. Ook video-opnamen spelen hierbij een rol. Vrij geregeld komt ook Wim Kamphuis op school om te overleggen over gebruik van apparatuur en andere voorzieningen. Alle leden van de projectgroep (behalve Myriam) zijn op die manier regelmatig op proefscholen aanwezig. Met de proefscholen is er tweemaal in de maand een bespreking in utrecht. Relaties worden onderhouden met NVON, regionale kringen van natuurkundedocenten, leerplanontwikkelingsgroepen van CMLS en CLMB, het IOWO, midden-school-projecten, DBK-project (VU, A’dam) en het mavo-project.

Stand van zaken per oktober 1976 en plannen voor de komende jaren¶

De ontwikkeling van lesmateriaal voor 2 -mavo (le versie) is afgesloten. Dit cursusjaar (1976-1977) wordt gewerkt aan:

• revisie van lesmateriaal 2-mavo. Dit wordt een $2 e$ versie die ook gebruikt gaat worden in de $2 e$ klassen van de havo/vwo proefscholen

• ontwikkeling van lesmateriaal 3-mavo (le versie)

• ontwikkeling van een docentenhandleiding en apparatuurgids.

In het kader van het ontwikkelen van lesmateriaal zijn/worden enige films en diaseries ontwikkeld samen met NIAM en SFW.

Onderzoekgegevens uit de $2 e$ klas mavo zijn binnen en worden momenteel verwerkt ten dienste van de revisie van het lesmateriaal.

Wij werken momenteel met 65 proefklassen (2, 3 mavo; 2 havo, 2 vwo) op 14 proefscholen ( 29 leraren, 2000 leerlingen). Het ligt in de bedoeling de experimenten door te laten lopen tot en met 4 mavo én 6 vwo (inclusief eindexamens). Het project zal dan, na een evaluatie-jaar, afgelopen zijn in augustus 1983. Intussen zal ook aan de relatie met scholen buiten het experiment en de verzorgingsstructuur voor leerplanontwikkeling (SLO), schoolbegeleiding (LPC’s) en onderwijsresearch (SVO) veel aandacht moeten worden besteed.

De structuur waarbinnen het PLON werkt¶

Het PLON werkt onder auspiciën van de Commissie Modernisering Leerplan Natuurkunde (CMLN). Deze heeft de begeleiding van het PLON toevertrouwd aan een begeleidingscommissie, die gedeeltelijk uit CMLN-leden bestaat. Het PLON is ondergebracht bij de Vakgroep Natuurkunde-didactiek van het Fysisch Laboratorium van de Rijksuniversiteit Utrecht. De Commissie Onderwijskundige Experimenten (COE) van het Ministerie van O&W houdt toezicht op het project. Het heeft dit toezicht toevertrouwd aan de ambtelijke contactgroep (c.g.) COE-PLON. In de c.g. COE-PLON hebben o.a. zitting enige ambtenaren van de Afdeling onderwijsvernieuwing en Planning ( $O P$ ) van het Ministerie. Deze afdeling verzorgt de financiering van het project.

DE VASTE MEDEWERKERS

DBK-VU project¶

Hoe is het samenwerkingsverband ontstaan?¶

Vanuit de V.U. is een onderzoek gestart naar de mogelijkheden van DBK voor natuurkunde. Redenen waren oncer andere de problemen bij de invoering van een verlengde brugperiode. Een inventarisatie (enquête en schoolbezoeken) gaf aanleiding een samenwerkingsverband op te zetten. Van de kant van de natuurkundeleraren zijn er meerdere redenen om aan het samenwerkingsverband deel te nemen: de invoering van een verlengde brugperiode, het samenwerken met anderen, onvrede met de bestaande situatie, ook in “homogene” klassen zijn er verschillen tussen de leerlingen. Het gemeenschappelijke probleem is het ontbreken van specifiek materiaal om DBK te kunnen invoeren en te onderzoeken.

Het samenwerkingsverband is in mei 1975 gestart met 10 scholen. Eerst zijn gezamenlijk besluiten genomen over het model van DBK en de organisatie van het samenwerkingsverband.

Het model van DBK en het DBK-na materiaal¶

We hebben gezocht naar een model dat enerzijds meer aan de leerling aangepast onderwijs mogelijk maakt en anderzijds aansluit bij de bestaande situatie op de scholen. Voor de leerlingen wil je dan tempo differentiatie en differentiatie naar niveau en interesse mogelijk maken. De bestaande situatie is te karakteriseren door leerstof jaarklassen systeem, geen DBK bij andere vakken, onderbouw = onderwijs voor iedereen, geen speciale faciliteiten qua ruimte en klassegrootte, leraren met weinig ervaring met DBK-onderwijs. .

Globale opzet¶

Reeds op de eerste plenaire vergadering (21 mei) is een principe keuze gemaakt voor het te hanteren DBK-model. Iedereen kon zich vinden in DBK volgens onderstaand model van “vertakte voortgang”:

De uitgangspunten bij de verdeling in lessen zijn:

basisstof
formatieve toets
differentiële stof
summatieve toets

5-7 lessen

5-7 lessen 1 les 1 les 2-3 lessen 2-3 lessen 1 les

    1 les

Eén blok bestaat op deze manier uit ongeveer 10 lessen van 50 min . De keuze voor de vertakte voortgang in tegenstelling tot de lineaire voortgang komt vooral omdat vertakte voortgang als een natuurlijke weg wordt gezien van meer klassikaal onderwijs naar meer gedifferentieerd onderwijs. 2.2. De basisstof

Twee belangrijke uitgangspunten bij het kiezen van de basisstof zijn: a. het natuurkunde-onderwijs in de onderbouw is gericht op eindonderwijs b. de beslissing of een leerling na de derde klas natuurkunde gaat doen, valt aan het eind van de derde klas. ad a. Dit impliceert dat de basisstof een overzicht geeft van waar de natuurkunde zich mee bezig houdt en van welke methodiek de natuurkunde zich bedient en ook dat de basisstof haalbaar moet zijn voor een ijverige leerling. ad b. Dit impliceert dat de basisstof (en niet een kombinatie van basisstof en extrastof!) acceptabel, qua niveau en omvang, moet zijn voor iedereen die drie jaar op havo en vwo gezeten heeft en ook voldoende is voor toelating tot de bovenbouw.

Alhoewel het specifieke van het project de differentiële periode is, neemt de basisstof een centrale plats in. De basisstof is voor alle leerlingen, van voldoende niveau en een basis voor het verkennen van de extra stof. De basisstof bepaalt voor een groot deel de herhaalbladen en de toetsen. De basisstof is beknopt om ruimte te hebben voor de differentiële periode. Allerlei leuke, maar niet noodzakelijke, uitbreidingen kunnen in de extra stof naar eigen keuze bestudeerd worden! In de basisstof wordt zoveel mogelijk van leerlingenpracticum uitgegaan. De basisstof is zo samengesteld, dat de werkvorm door de leraar gekozen wordt en varieert (groepswerk, klassikaal of zelfstandig individueel).

De herhaalstof¶

Door middel van herhaalbladen kunnen leerlingen gericht extra tijd besteden aan de basisstof. De verwachting bestaat, dat mede door deze herhaalmogelijkheid verreweg het grootste deel van de leerlingen tot een acceptabel niveau van beheersing van de basisstof komt. De leerlingen met een geringere aanleg kunnen bijblijven en raken niet ontmoedigd, leerlingen met een ongunstige beginsituatie krijgen de kans zich te ontplooiien. Uiteindelijk is de verwachting dat een steeds groter deel van de groep na enige tijd DBK-onderwijs reeds in eerste instantie (dus zonder de herhaalmogelijkheid) tot beheersing komt en dat een zekere mate van doorbreking van de rangorde op grond van prestaties plaatsvindt.

De begrippen en vaardigheden die in de basisstof worden nagestreefd, worden door een vijftal herhaalbladen gedekt. Meestal kan dat op een andere manier dan in de basisstof gebeurd is. Bij de herhaalbladen zijn antwoordbladen. De leerlingen kunnen de herhaalbladen op school doen maar ook thuis. Ook kunnen de leerlingen die eigenlijk niet hoeven te herhalen toch herhaalbladen doen. Alle leerlingen krijgen herhaalbladen in hun pakket.

De_extra_stof¶

Leerlingen die niet of slechts gedeeltelijk hoeven te herhalen kunnen extra stof doornemen. Voor de keuze natuurkunde in de bovenbouw zijn geen restricties met betrekking tot de hoeveelheid doorgenomen extra stof. Wel kan dit gegeven een rol spelen bij de zelfdeterminatie en advisering. Doelen van de extra stof:

1. motivatie vasthouden en eventueel verhogen van de snelle leerlingen

2. attitude aanbrengen: volledig uit eigen motivatie iets doen

3. mogelijkheid bieden tot kennisname van onderwerpen, die niet in de basisstof kunnen. Er zijn ongeveer 8 extra stofbladen per blok. De leerlingen maken daaruit een keuze. Drie extra stofbladen zijn opgenomen in het materiaal dat alle leerlingen krijgen, opdat ook de leerlingen die veel moeten herhalen de extra stof zien, kunnen doorlezen en eventueel thuis doen. De andere extra stofbladen zijn in de klas aanwezig. De extrastof kan van alles zijn: verdieping of verbreding van de basisstof, aansluiting bij techniek, historie, maatschappelijk. Ook zijn er series: het weer, sterrenkunde; elektronische calculators.

De formatieve toets¶

Doel: tijdens het leerproces informatie geven over de mate van beheersing van de basisdoelstellingen per leerling. Op grond van de resultaten op de F-toets gaan de leerlingen gericht herhalen of extra stof doornemen. De resultaten op de F-toets worden niet bij de vaststelling van rapportcijfers gebruikt. Wel is het noodzakelijk dat de leerlingen zich op de F-toets voorbereiden. De $F$ - en S-toets van een blok worden gelijkwaardig gekonstrueerd, zowel qua niveau als qua stof die ze dekken. Hiermee wordt beoogd dat goede resultaten op de $F$-toets ook leiden tot goede resultaten op de S-'toets. Bovendien wordt onderzoek naar de effecten van de differentiële periode aan de hand van de toetsresultaten mogelijk. De toetsen zullen bestaan uit 30 vierkeuze-items. Verdeeld over de basisstof worden ongeveer 6 items gekonstrueerd.die “wat meer” van de leerlingen eisen. Deze items moeten diskriminerend werken voor leerlingen met meer en minder aanleg voor natuurkunde en aldus bijdragen tot de determinatie.

De summatieve toets¶

De summatieve toets heeft voor het leerproces alleen de functie van evaluator: wat is het uiteindelijk bereikte niveau van beheersing? Op grond van de summatieve toets wordt door de leraar een cijfer gegeven. De summatieve toets vormt één van de belangrijkste informatiebronnen bij de determinatie. De opbouw van de S -toets is geheel gelijk aan de F-toets.

De leerdoelen¶

Nadat de basisstof gereed is, worden specifieke leerdoelen geformuleerd. Dit doen we a. voor de leerlingen, als hulpmiddel om te zien wat belangrijk is en bij de voorbereiding op de toetsen; b. voor de toetsgroepen, als analyse van het blok om “uitgebalanceerde” toetsen te krijgen. De leerdoelen zijn opgenomen in het materiaal dat de leerlingen krijgen. Bij elk leerdoel staat een verwijzing naar de basisstof. De leerdoelen kunnen ook een rol spelen bij de evaluatie van het materiaal.

De_lerarenhandleiding¶

Bij elk blok wordt een lerarenhandleiding gemaakt. De inhoud daarvan is: globale doelen van het blok, mogelijke indeling van de lessen met suggesties voor de werkvorm, lijst van benodigd practicummateriaal. Ook wordt aangegeven welke van de proeven in ieder geval gedaan moeten worden, welke overgeslagen kunnen worden, welke thuis gedaan kunnen worden. De handleidingen zullen bij revisie worden voorzien van uitgebreidere praktische tips.

Diversen¶

In het leerlingenpakket zijn nog opgenomen

• een informatiestukje over de DBK-werkwijze,

• bladen om hun ervaringen en prestaties bij te houden, met als doel de zelfdeterminatie te bevorderen.

Voor het nakijken van de toetsen zijn de sleutel- en verwijsbladen. Hierop staan de juiste antwoorden en een verwijzingssysteem naar de herhaalbladen. Om een overzicht te krijgen van de activiteiten en prestaties van een hele klas tijdens een blok is een overzichtsvel ontworpen.

Beschouwing van bovenstaand DBK-model¶

In het model wordt veel ruimte en aandacht gegeven aan het volgen van het basisprogramma door alle leerlingen: gerichte herhaalmogelijkheid, formuleren van specifieke doelstellingen. De herhaalmogelijkheid verwezenlijkt een differentiatie naar leertijd. Snelle leerlingen wordt de mogelijjkheid gegeven naar eigen interesse zich verder te bekwamen in de natuurkunde. Dit betekent dat de differentiatie naar doelstellingen niet strak is georganiseerd. Door de opbouw in blokken wordt fixering naar begaafdheidsniveau voorkomen. Voorselectie wordt vermeden door de basisstof als voldoende voor toelating tot de bovenbouw te beschouwen.

Ruim aandacht wordt besteed aan het organisatorisch mogelijk maken van DBK in de les: formatieve toetsen die door de leerlingen worden nagekeken en direct gericht verwijzen naar één of meer van de ongeveer vijf herhaalbladen; de herhaalbladen en extra stof bladen moeten zoveel mogelijk geschikt zijn voor zelfstandig werken van de leerlingen.

De organisatievorm van het samenwerkingsverband¶

Plenaire vergaderingen¶

Plenaire bijeenkomsten vinden gemiddeld eens in de vijf weken plaats en bestaan uit de volgende activiteiten (willekeurige volgorde):

• bespreking algemene uitgangspunten van het samenwerkingsverband

• evaluatie: hoe functioneert het samenwerkingsverband

• brainstorming, ideeën uitwisselen bij voorkomende problemen

• inventarisatie van voorkeursonderwerpen voor het te ontwikkelen curriculum

• bespreking voorstellen en materiaal van de schrijfgroep

• evaluatie van materiaal en methode na uitvoering in de klas

• bespreking plannen voor verdere voortzetting

Schrijfgroepen¶

De schrijfgroepen produceren het schriftelijk lesmateriaal (directe leerstof) en formuleren de globale doelstellingen daarvan. Dit schooljaar zijn er 4 schrijfgroepen van elk ongeveer 4 leraren. Twee komen in Amsterdam bij elkaar, één in Deventer, één in Eindhoven. De schrijfgroepen worden begeleid door enkele leden van de werkgroep van de VU.

Toetsgroepen¶

De twee toetsgroepen produceren de benodigde toetsen. Eén groep komt bijeen in Arnhem, de andere in Amsterdam. Ze bestaan uit 6 leraren, één CITOmedewerker en worden begeleid door enkele leden van de werkgroep.

Het CITO¶

Dit instituut:

• verzorgt voor de toetsgroepen een cursus toetsontwikkeling (reeds voltooid)

• begeleidt mede de toetsgroepen bij het maken van toetsen

De werkgroep F10=werkgroep DBK-na De werkgroep:

• begeleidt en neemt deel aan de curriculum-ontwikkeling

• verzorgt de “management-aspecten” van het project

• doet literatuurstudie

• verzorgt de onderzoeksaspecten van het project

De werkgroep bestat uit een wetenschappelijk medewerker en 5 à 8 doktoraal studenten

De resonansgroep¶

Voor een bewaking van het niveau, met name wat betreft de onderwijskun-dig-wetenschappelijke aspecten, én de plaats van een onderzoek als DBK-na binnen de ontwikkeling in het bestaande onderwijs, is bovendien een resonansgroep van externe deskundigen gevorma. Op verzoek van de vakgroep hebben hierin zitting willen nemen: dr. J.H.G.I. Giesbers, lector Algemene didactiek, K.U. Nijmegen; prof. dr. F.K. Kieviet, hoogleraar Toegepaste Pedagogiek, R.U. Leiden; drs. J. Smit, inspekteur havo-vwo, lid van de CMLN

Procedure curriculumontwikkeling¶

Het curriculum wordt ontwikkeld door productiegroepen van leraren begeleid door de werkgroep DBK-na van de VU. Al het materiaal (en ook alle andere ideeën en beslissingen) komen tot stand na plenair overleg. Als voorbeeld wordt nu de procedure beschreven die over het algemeen gevolgd wordt bij de ontwikkeling van de leerstof.

Procedure bij de ontwikkeling van de leerstof¶

De ontwikkeling van de leerstof is weer gescheiden in de ontwikkeling van de basisstof, de herhaalstof en de extra stof. Bij de ontwikkeling van de basisstof ligt de nadruk op het rangschikken van gangbare leerstof ten behoeve van DBK-onderwijs en niet op het zoeken naar nieuwe natuurkunde inhouden. Vanwege de hoge mate van korrelatie tussen de basisstof en de herhaalstof, geldt dit ook voor de herhaalstof. Voor wat betreft de extra stof wordt meer van de vrijheid gebruik gemaakt om ook minder gangbare, maar voor de leerlingen wel motiverende natuurkunde inhouden te kiezen. Tijdens schrijfgroepvergaderingen wordt van een blok eerst de basisstof geselecteerd en geordend en wordt bekeken of een leerlingenpracticum kan dienen als uitgangspunten voor het aanbrengen van de leerstof, de zogenaamde brainstorm. Dit leidt tot een voorstel voor de basisstof, welke tijdens een plenaire vergadering wordt besproken. Het voorstel met de kritiek uit de plenaire vergadering wordt binnen de schrijfgroep nader uitgewerkt tot schrijfopdrachten. Aan de hand van de schrijfopdrachten maken de leraren een eerste versie voor het betreffende blok. De schrijfopdrachten korresponderen zoveel mogelijk met de indeling van het blok in paragrafen. De schrijfgroep komt vervolgens weer bij elkaar en bespreekt de eerste versie; met behulp van aangebrachte veranderingen en kritiek wordt de tweede versie geschreven. Deze tweede versie wordt voorgelegd aan de plenaire vergadering. Alle leraren hebben vóor de plenaire vergadering de tweede versie van het blok ontvangen plus richtlijnen voor het becordelen van het gemaakte materiaal. Zoveel mogelijk kommentaar, verbeteringen, voorstellen en alternatieven moeten op het materiaal zelf worden aangebracht. Gelet dient te worden op taalgebruik en natuurkundige inhoud. Verder zijn er nog een aantal vragen over de totaalindruk van de basisstof zoals niveau, omvang, opbouw en uitvoerbaarheid, mogelijkheden voor het naar eigen inzichten kiezen van de werkvorm, en ideeën voor herhaalstof en extra stof. Hierna wordt de kritiek binnen de schrijfgroep verwerkt en bij geen grote veranderingen wordt de ‘definitieve’ versie geschreven. Evaluatie van de leerstof zal plaatsvinden nadat ermee gewerkt is op de scholen.

Stand van zaken en planning¶

augustus_1975 : start materiaalontwikkeling voor de tweede helft van de tweede klas januaxi 1976 : arie blokken worden uitgeprobeerd op 10 scholen met 1500 leerlingen maart 1976 : start materiaalontwikkeling voor de eerste helft van de tweede klas mei 1976 : uitbreiding van het samenwerkingsverband tot 28 scholen augustus 1976 : invoering vanaf begin tweede klas op 28 scholen met 3500 leerlingen start materiaalontwikkeling voor de derde klas november_1976 : start revisie tweede klas materiaal.

Planning

Het schooljaar 1977-78 kan in de tweede klas met gereviseerd materiaal gewerkt worden. In de derde klas wordt dan met de eerste versie gewerkt. Tijdens het schooljaar 1978-79 zal ook het derde klas materiaal in definitieve versie gereed komen.

Hoe kunt u meedoen?¶

Er zijn twee mogelijkheden, die ook gekombineerd kunnen: a. u kunt het materiaal op uw school (gedeeltelijk) invoeren.

In dat geval zouden we wel willen dat u vergaderingen bijwoont met andere secties natuurkunde. b. u kunt deelnemen in werkgroepen van het samenwerkingsverband, zoals schrijfgroepen of toetsgroepen. Overigens maken we voor beide mogelijkheden, vooral b. voorbehoud of het voor het project realiseerbaar zal zijn.

Adressen scholen, alfabetisch op plaatsnaam¶

N.B. Zie ook de voordracht van C. Mulder onder 1.7. in dit verslag.

Mavo-project¶

Ontstaan van het Mavo-project¶

Het onderstaande diagram schetst in een grote lijn het ontstaan van het Mavo-project.

Doelstellingen en algemene uitgangspunten¶

Het doel van het Mavo-project kan als volgt worden omschreven: Het ontwikkelen van hulpmiddelen voor docenten, waardoor zij in staat worden gesteld door middel van differentiatie t.a.v. leerstof èn didactiek hun leerlingen aan het eind van een vierjarige cursus te brengen tot een eindexamen, waarbij zij uit twee niveau’s kunnen kiezen. (zie ook MAVO-project, bulletin 1, maart 1976)

Als algemene uitgangspunten is gekozen voor: . het is een ontwikkelings- en verspreidingsproject dienstbaar aan het fungerend onderwijs. . school blijft (relatief) autonoom. . fasering draagt een voorlopig karakter; een open planning.

Tijdens het Mavo-project moeten met de docenten o.a. de volgende beantwoord worden:

• welke doelen willen wij met het Mavo bereiken?

• welke doelen willen wij per vak per jaar bereiken?

• welke vaardigheden moet je als docent hebben om t.a.v. leerstof en didactiek gedifferentieerd onderwijs te geven?

• welke leerboeken (methodes) zijn voor ons het meest geschikt?

• welke differentiatievorm is voor het vak het meest geschikt?

• wat zijn de consequenties van gedifferentieerd werken m.b.t. de begeleiding van de leerlingen en de in interne organisatie en communicatie?

Uitgangspunten voor de vakgroep natuurkunde¶

Met de beantwoording van deze vragen is het cursusjaar 1976-1977 een begin gemaakt. De vakgroep heeft zich voor haar werk laten leiden door de volgende wensen:

aansluiten bij wensen individuele leraar
de leraar zelf op weg helpen
ondersteunen en begeleiden
proberen van nieuwe werkvormen
tlexibel
alle scholen bruikbaar
aansluiten bij wat er is en trachten
dat.te verbeteren

Bij de ontwikkeling van materiaal voor de tweede klas hebben de volgende uitgangspunten een rol gespeeld:

1. Een aantal leerlingen zullen geen natuurkunde in hun examenpakket opnemen. Zulke leerlingen kunnen (en daar dient naar gestreefd te worden) toch wel een prettige herinnering houden aan de natuurkunde.

2. Het abstracte karakter van veel begrippen makt een concentrische opbouw van het natuurkunde-onderwijs noodzakelijk.

3. Willen we de leerlingen enig idee geven van de wijze waarop de natuurkunde wordt bedreven dan dient het leerlingen-practicum een (belangrijke) rol in het onderwijs te spelen.

4. Voor een aantal leerlingen is het natuurkunde-onderwijs in het tweede leerjaar van het Mavo tevens eindonderwijs. Ook voor een deel van de leerlingen in het derde leerjaar is het na-tuurkunde-onderwijs eindonderwijs.

Het natuurkunde-onderwijs in het tweede leerjaar dient daarom een globaal overzicht te geven van de onderwerpen die in de natuurkunde bestudeerd worden. Aan het eind van het (derde) leerjaar moet de leerling enige zekerheid hebben of hij natuurkunde in het examenpakket kan opnemen. 5. De leerstof moet zó samengesteld zijn, dat rekening kan worden gehouden met de wens van scholen om steeds een leerstofgebied af te ronden èn met de wens van andere scholen om blokken samen te stellen, waarin verschillende aspecten uit de diverse leerstofgebieden aan de orde kunnen komen.

Bovenstaande uitgangspunten leidden tot: A. Binnen het Mavo(-project) zal niveau-differentiatie in de $2 \mathrm{e} k \mathrm{las}$ nog niet nodig zijn. B. Differentiatie in het niveau van verwerking wordt in de 3e klas (waarschijnlijk) wel noodzakelijk.

Uitwerking¶

Volgens het onderstaand schema is, vanaf eind januari 1976, tijdens maandelijkse bijeenkomsten gewerkt aan de oplossing van deze problemen. Daarbij is door iedereen ook thuis veel werk verzet.

2e leerjaar ongedifferentieerd

Stand van zaken Voor de 2e klas zijn de volgende leerstofgebieden gekozen: . warmte . krachten . molekulen I (ontdekken molekuulmodel) . molekulen II (toepassen molekuulmodel) . elektriciteit . licht . heelal

Op het ogenblik zijn voor de meeste leerstofgebieden vrijwel alle leerlingbladen gebruiksklaar en is een eerste, nog ‘ruwe’ versie van de lerarenhandleiding beschikbaar. Daarnaast zijn een aantal PLON-bladen opgenomen.

Op welke manier, in welke volgorde het materiaal gebruikt wordt bepaalt elke leraar (of school) zelf. Welke leerlingproeven worden uitgevoerd, op welke wijze en welke eigen ideeën worden verwerkt, hangt zo sterk af van de schoolsituatie, dat alleen suggesties worden gegeven. De leerlingbladen moeten weinig tekst bevatten om op alle (project)scholen bruikbaar te zijn. De doelstellingen en de lessuggesties in de lerarenhandleiding samen met de leerlingbladen bieden de mogelijkheid een eigen route door het terrein der natuurkunde uit te zetten.

Het moet mogelijk zijn het onderstaande schaakbord zowel horizontaal als verticaal af te lopen, terwijl ook het springend verkennen van het veld mogelijk moet zijn.

In alle fasen van de ontwikkeling van materiaal zi.jn steeds de leraren van de projectscholen ten nauwste betrokken, daartoe mede in staat gesteld doordat een (beperkt) aantal taakuren aan elke school werd toegekend. De coördinatie en voortgang van het werk wordt verzorgd door de vakproductiegroep die thans bestaat uit vier leden die daarvoor in total 30 taakuren hebben. Het vermenigvuldigen van materiaal kan via één van de pedagogische centra geschieden terwijl een onderwijskundige van één van de centra raad kan geven. Het gaat erom de leraren zelf op weg te helpen, zodat’zij straks in hun klassesituatie differentiatie kunnen hanteren.

Binnen het project worden daarvoor hulpmiddelen ontwikkeld, zoals een lerarenhandleiding met didactische tips en leerlingpracticumbladen.

Er kan geen volledig leermiddelenpakket ontwikkeld worden omdat we: . willen aansluiten op wat er al is en dat trachten te verbeteren

• de school én de leraar hun zelfstandigheid laten behouden

Eerst resultaat natuurkunde tweede klas

• wens naar verandering volgorde onderwerpen

• motto 2e klas: meer onderwerpen maar minder diep

• leerling moet het zelf doen: practicum

• lerarenhandleiding . verzameling leerlingpracticumbladen Ontwikkeld materiaal voor de tweede klas Ter illustratie van het ontwikkelde materiaal voor de tweede klas zijn van het thema warmte de volgende bladen toegevoegd. (zie 3.3.)

• Uit de lexarenhandleiding: de doelstellingen van het thema

Deze geven aan wat de leerling, aan het eind van het thema of aan het eind van het schooljaar, moet kunnen en kennen. Deze doelstellingen bepalen wat er gedaan wordt en hoe het gedaan wordt.

• Uit de leraren handleiding: middelen en wegen (les 4)

Suggesties in de vorm van een (mogelijke) lesopbouw worden gegeven om de gestelde doelen te bereiken. Op het ene blad staat het lesschema, op het andere staan aanwijzingen, kunnen suggesties staan voor een klassegesprek e.d.

• Uit de leerlingbladen: de bladen W 10, W 11, W 12, W 13 en W 14.

Al deze bladen gaan over hetzelfde onderwerp. De leraar kan nu beslissen of alle bladen gedaan worden of dat er één door de leerlingen wordt uitgevoerd en de andere als demonstratieproef.

Voorbereiding derde klas¶

In de hierna volgende alinea’s worden de ideeën van de vakproductiegroep over de differentiatie in de derde klas uiteen gezet. De discussie met de leraren van de projectscholen bepaalt de uiteindelijke a anpak.’

Uitgangspunten

1. Het Mavo-project moet elke leraar in zijn eigen situatie verder helpen.

2. Differentiatie dient opgevat te worden als een middel tot individualisering; dit betekent: proberen de individuele leerling meer aan zijn trekken te laten komen door middel van het scheppen van goede mogelijkheden tot (zelf)determinatie.

3. We hebben in de klas, ruw gezegd, te maken met 3 groepen leerlingen: a. zij die natuurkunde niet in hun examenpakket opnemen. b. zij die aan het eind van de vierde klas examen natuurkunde doen op het lage niveau. c. zij die aan het eind van de vierde klas examen natuurkunde doen op het hoge niveau.

De samenstelling van de klas maakt het noodzakelijk om zo’n differentiatievorm te gebruiken dat binnen de klas de drie groepen aan hun trekken komen; dus differentiëren naar niveau en tempo (en belangstelling). Binnen de vakproductiegroep gaan de gedachten uit naar een model met kernen keuzeonderwerpen. Kernonderwerpen bevatten een gedeelte van de ‘normale’ leerstof en worden door alle leerlingen bestudeerd. Keuzeonderwerpen kunnen uitbreidingen, verdiepingen, toepassingen bevatten maar kunnen ook buiten het gebied van het kernonderwerp liggen.

De grote problemen zijn het vinden van een goed functionerend differenti-atie-/organisatiemodel en het ontwerpen van opdrachten voor de drie genoemde groepen leerlingen.

Organisatorische oplossing (?)¶

Het voorstel van de vakproductiegroep is het volgende. Als basis voor alle scholen dient de lerarenhandleiding met daaraan gekoppeld zogenaamde informatiebladen. Voor de leerlingen zijn er, naast de informatiebladen, de werkbladen met (verwijzingen naar) opdrachten en de bladen voor de keuzeonderwerpen.

De handleiding kan aanwijzingen bevatten m.b.t. het informatieblad, het experiment, het instrumentarium, het beheersingsniveau e.d.

Het informatieblad kan omvatten een leestekst, theorie, een proevenhandleiding e.d. De werkbladen bevatten aanwijzingen en opdrachten die de leerlingen moet helpen een proef te doen, relaties te leggen e.d.

Welke route de leerling door de werkbladen en keuzebladen volgt zal afhangen van o.a. de leerling zelf, de leraar en de school.

Een en ander is in het volgende figuur schematisch weergegeven.

Afhankelijk van de differentiatievorm bestaat voor de leerlingen de set bladen uit opdrachten voor de drie groepen en uit keuzeonderwerpen.

Materiaal ontwikkeling De ontwikkeling van materiaal zal dezelfde stappen doorlopen als die welke in het schema op bladzijde 2 worden vermeld, zij het met enige verfijning i.v.m. de differentiatie.

Uiteindelijke vorm?¶

Aan het ontwikkelde materiaal moeten in elk geval de volgende eisen gesteld kunnen worden: . het moet bruikbaar zijn op elke school dus niet afhankelijk van bepaald type practicummateriaal, leerboek e.d. . het moet bruikbaar zijn voor elke leraar dus niet uitsluitend practicum, niet alleen doceerlessen e.d. . het moet te gebruiken zijn door elke leerling het materiaal moet zelfsturend zijn, moet differentiëren in de presentatie van de leerstof e.d.

Het materiaal moet flexibel zijn, moet kunnen worden gewijzigd naar de omstandigheden; het materiaal moet de leraar in staat stellen door middel van differentiatie t.a.v. leerstof en didactiek elke leerling aan zijn trekken te laten komen.

Misschien ziet de uiteindelijke vorm er wel als getekend uit. Het snoer met de lampjes stelt de opdrachten voor de leerlingen voor. De ballen (de versiering) de keuzeonderwerpen. De grootte en de plaats ervan hangt af van de versierder evenals de vraag of er een piek op de boom wordt gezet en welke verrassingen aan de voet van de boom komen te liggen.

Keuzeonderwerpen v.w.o.¶

Naast een verdieping van de kernleerstof in 6-v.w.o. moet er ruimte zijn om twee keuzeonderwerpen te behandelen. Eén onderwerp omvat leerstof die u binnen de “oude groepen” al reeds behandelde. Het andere onderwerp zal moderner van karakter zijn. De CMLN heeft in samenwerking met leraren deze keuzeonderwerpen ontwikkeld. Voor de klassieke onderwerpen vindt dat zijn neerslag in een opsomming van detailonderwerpen per keuzeonderwerp. Dit werk is afgerond en overgenomen door de examenprogrammacommissie voor de volgende onderwerpen:

1. licht als golfverschijnsel

2. het menselijk oog en zijn hulpmiddelen

3. mechanica

4. veranderlijke stromen

5. kinetische gastheorie.

Bij de modernere onderwerpen is een omschrijving van de leerstof onvoldoende waarborg voor een éénduidige interpretatie. Om die reden wordt er een leerlingentekst toegevoegd aan de onderwerpenlijst. De definitieve onderwerpenlijsten moeten eveneens beoordeeld worden in het licht van de ontwikkelde leerlingenteksten. Voltooide moderne keuzeonderwerpen zijn:

• natuurkunde van de vaste stof

• astrofysica (natuurkunde van de sterren) . weerkunde (dynamische meteorologie). In ontwikkeling zijn nog de volgende keuzeonderwerpen:

1. trillingen en golven

2. biofysica

3. natuurkunde van de atmosfeer (fysische meteorologie)

4. quantum mechanica.

Er wordt op de Vrije Universiteit geëxperimenteerd met het onderwerp “Natuurkunde en samenleving”. Er is nog niet beslist of dit te zijner tijd een keuzeonderwerp zal worden.

Voor de moderne keuzeonderwerpen is voor veel leraren nascholing gewenst. Deze nascholing vindt plaats in samenwerking met de NVON-kringen. In iedere kring kan op verzoek van de kringleider in samenwerking met het nascholingsteam van het Ministerie van Onderwijs een cursus van start gaan. Op hun beurt kunnen de leden van een kring hun behoefte aan een cursus bij hun kringleider kenbaar maken. De nascholingscursussen zijn ook voor niet NVON-leden toegankelijk. Nascholing is mogelijk voor de keuzeonderwerpen: astrofysica (heden) dynamische meteorologie (vanaf september 1977). De teksten die het Ministerie van Onderwijs en Wetenschappen heeft laten drukken zijn uitsluitend voor de nascholingscursussen bestemd. De CMLN probeert een weg te vinden om de verspreiding van de teksten van de keuzeonderwerpen op grotere schaal mogelijk te maken. Informatie over de ontwikkeling van de keuzeonderwerpen kunt u krijgen bij dr. W.P.J. Lignac, secretaris van de CMLN, postbus 369, Zeist, tel. 03404-23217.

Ioniserende stralen project¶

Welk materiaal in Goes, Rotterdam en Utrecht zijn lokalen gevestigd waar leerlingen kennis kunnen maken met 18 experimenten. In- middels zijn twee mobiele practica beschikbaar gekomen, uitgerust met dezelfde apparatuur, die de scholen bezoeken. Op de conferentie is het boekje “Experimenten met radio- actieve bronnen” te zien, alsmede een aantal proefop- stellingen.

Al vele jaren wordt er in de schoolnatuurkunde aandacht besteed aan de onderwerpen röntgenstraling en radioactiviteit. Velen zullen zich nog herinneren dat de oude koud-katode rōntgenbuis hierbij een motiverende rol vervulde (zie foto). Menige hand is er mee doorgelicht, zonder dat men zich bewust was waaraan men zich blootstelde. Zo ook met de proeven met radioactieve bronnen. Er vloeiden nog wel eens ‘zwakke’ bronnen en oude detektoren af naar het onderwijs, om de toenmalige leerlingen in vervoering te brengen van verschijnselen uit de natuur, die niet direct waarneembaar zijn. Dat dit uit het oogpunt van veiligheid niet altijd de toets der kritiek kon doorstaan spreekt voor zich. Ruim 10 jaar geleden werd aan deze, vanuit de stralingsbeveiliging bezien, ongewenste toestand een eind gemaakt door ministeriële bepalingen. Deze bepalingen, die het voorhanden hebben en werken met radioactieve bronnen en röntgenapparatuur aan bepaalde voorschriften binden, waren naast de financiële aspecten om tot aanschaf van de benodigde detektieapparatuur over te gaan van dien aard, dat er voor de schoolpraktijk weinig mogelijkheden over bleven tot het verrichten van demonstraties op het gebied van ioniserende straling. Daardoor krijgen de leerlingen geen duidelijk idee van de werking van dit type straling en de daarbij benodigde apparatuur. Des te gemakkelijker kunnen allerlei onjuiste voorstellingen over nut en gevaar van ioniserende straling blijven leven, hetgeen onbevredigend is.

De oude koud-kathode röntgenbuis waarmec menige hand werd doorgelicht.

Om te trachten hierin enige verandering te brengen heeft Dr. R.L. Krans, de toenmalige leider van de Vakgroep didactiek van de Natuurkunde van het Fysisch Laboratorium van de Rijksuniversiteit te Utrecht, in 1969 een aanvraag ingediend bij het Ministerie van Onderwijs en Wetenschappen om een experiment te starten met de zogenaamde regionale centra. Aan deze centra zou de mogelijkheid geboden moeten worden om experimenten uit te voeren over de aard en werking van ioniserende straling onder leiding van deskundige docenten. Op 13 maart 1969 kwam de goedkeuring af om de bruikbaarheid van deze centra te onderzoeken. Met grote voortvarendheid hebben toen

Drs. W.Y. Zandstra en H.H.J. Wouterse met behulp van een aantal natuurkundestudenten die bij de Vakgroep werkzaam waren de eerste experimenten ontwikkeld, waardoor het project gestalte kreeg. Nu, na enige jaren ervaring met deze centra, willen we beschrijven hoe deze centra functioneren, waarbij we naast de organisatorische kant ook zullen trachten een indruk te geven van de vakinhoudelijke kant.

Organisatie¶

Bij het experiment waren drie centra betrokken (voor adressen zie Huidige projectorganisatie). Deze zijn gelegen in Goes, Rotterdam en Utrecht. Naar het Goese Lyceum in Goes komen de leerlingen uit de eindexamenklassen en voor-eindexamenklassen van de havo-vwo-afdelingen uit de regio zeeland. In Rotterdam komen de leerlingen uit de stad Rotterdam naar het St. Franciscus College. In het Fysisch Laboratorium van de Rijksuniversiteit Utrecht is een lokaal ingericht bij de Vakgroep didactiek van de Natuurkunde voor leerlingen uit Utrecht en directe omgeving. Op geheel vrijwillige basis kan een docent uit deze regio’s met zijn klas een bezoek brengen aan een van de centra. Daar worden dan experimenten op het gebied van ioniserende stralen gedemonstreerd en toegelicht door de centrumlejder. Omdat er echter in de proefperiode mar drie vaste centra waren, was het voor de overgrote meerderheid van de in aarmerking komende leerlingen van de circa 800 scholen voor voortgezet onderwijs niet mogelijk één van de centra te bezoeken. Daar de belangstelling in het gehele land echter groot was, gaf het Ministerie toestemming tot uitbreiding van de drie vaste centra met een reizend centrum. Zowel onderwijskundige als financiële overwegingen hebben geleid tot deze keuze. Het reizend centrum bestaat uit een auto van het type stationcar, waarmee een 15 -tal kisten vervoerd worden. In deze kisten zijn de instrumenten als een ruimtelijke legpuzzle verpakt en wel zodanig dat in een uur het geheel gebruiksklaar opgesteld kan worden. De docenten van scholen, die niet onder de vaste centra vallen, kunnen een afspraak maken voor een bezoek van het reizend centrum; de experimenten worden dan op de eigen school uitgevoerd. Op deze wijze trekt het centrum het gehele land door, zodat nu leerlingen van Den Helder tot Maastricht in contact kunnen komen met proeven op het gebied van ioniserende stralen.

Vakinhoud¶

Naast de doelen, die bij de behandeling van andere onderwerpen dan radioactiviteit in de natuurkundelessen worden nagestreefd, zoals het voorbereiden van de leerlingen met hun specifieke beperkingen en mogelijkheden voor een plaats in de matschappij wordt bij dit project ook aandacht besteed aan enige veiligheidsaspecten. De confrontatie met voor hun zintuigen niet waarneembare verschijnselen wordt door de leerlingen als openbarend en verbredend ervaren. Het gebruik van voor hen geavanceerde apparatuur, zoals G.M.-tellers, scintillatietellers en digitale telapparatuur laat een positieve indruk van de schoolnatuurkunde na. Globaal kunnen de experimenten verdeeld worden in een drietal groepen: a. oriënterende proeven, waaraan de leerlingen bepaalde verschijnselen kunnen waarnemen b. verifiërende proeven: bepaalde wetmatigheden kunnen hiermee gecontroleerd worden c. experimenten waarmee toepassingen van bepaalde eigenschappen worden gedemonstreerd Naast deze experimenten is er enig illustratiemateriaal aanwezig van toepassingen van het gebruik van ioniserende stralen in de praktijk en als toelichting voor fundamenteel onderzoek. Van de onder a. genoemde proeven vermelden we: a1: De bepaling van de halfwaardetijd van radon-220. Een hoeveelheid radioactief 'thoron’gas (uit een flesje met thoriumhydroxide) wordt in een ionisatiekamer geperst. Het verloop van de optredende ionisatiestroom wordt als functie van de tijd gemeten en door de leerlingen uitgezet. Uit het verkregen diagram wordt dan de halveringstijd bepaald. De ionisatiekamer is eenvoudig uit elkaar te halen, wat de doorzichtigheid van dit meetinstrument ten goede komt. (zie werkblad) a2: Het absorberend vermogen van aluminium voor $\beta$-deeltjes wordt gemeten met een G.M.-buis en een pulsteller. Hieruit vindt men de halveringsdikte van aluminium voor $\beta$-deeltjes met een bepaalde energie. De mogelijkheid tot afscherming van ioniserende stralen wordt hiermee duidelijk aangetoond. a3: De dracht van $\alpha$ - en $\beta$-deeltjes direct aantoonbaar in het Wilsonvat. Een eenvoudige plastic doos van een paar gulden, waarvan de bodem met vast $\mathrm{CO}_{2}$ gekoeld wordt. In deze doos ontstaat een laag van oververzadigde waterdamp, waarin de sporen duidelijk zichtbaar zijn. Het geheel levert een feeëriek schouwspel.

Van de onder b. genoemde proeven geven we als voorbeeld: b1: De afbuiging van $\beta$-deeltjes uit een $\mathrm{Sr}^{90}$-bron in een homogeen magnetisch veld. Met behulp van bekende relaties berekenen de leerlingen hieruit de snelheid van de elektronen. Het verkregen resultaat brengt verwarring teweeg, omdat de berekende waarde voor deze snelheid groter is dan de lichtsnelheid. Duidelijk wordt hier aangetoond dat toepassing van de klassieke mechanica tot vreemde resultaten leidt. b2: De kwadratenwet. Met behulp van een $\gamma$-bron en een scintillatiedetektor wordt de straling op verschillende afstanden tot de bron gemeten. De verkregen meetgegevens worden op dubbel log-papier uitgezet, waaruit het gevraagde verband te vinden is. (zie werkblad) b3: De Braggrelatie $n \lambda=2 d \sin \theta$ met behulp van röntgenstralen. Met een stralingsveilig röntgenapparaat meet men onder diverse hoeken de gereflecteerde straling. Als voorbeeld voor de onder c. genoemde proeven noemen we: c1: Het opsporen van lood in een zwarte doos. Een $\gamma$-bron aan de voorkant van de doos aangebracht en een G.M.-buis aan de achterkant levert op diverse plaatsen een mat voor de doorgelaten straling op. Uit het gemeten patroon kan zowel de plaats als de dikte van de verborgen plaatjes lood bepaald worden. c2: Het identificeren van een bepaalde stof met behulp van het bijbehorende $\gamma-s p e k-$ trum. Dit tot de meer geavanceerde leerstof behorende onderwerp biedt de mogelijkheid om de betere leerlingen kennis te laten maken met voor hen geheel onbekende apparatuur. In total zijn er door de Vakgroep didactiek van de Natuurkunde een 20-tal experimenten ontwikkeld voor de drie centra, waarvan een aantal hierboven kort is weergegeven. Binnenkort hopen we de verzameling uit te breiden met proeven met neutronen. Vermeldenswaard is nog het door de Vakgroep ontwikkelde röntgenapparaat. Met dit apparaat kunnen vele experimenten uitgevoerd worden, zoals: het Comptoneffect, polarisatie van röntgenstralen, Von Laue-opnamen. Voor een uitvoerige beschrijving van dit apparaat en de mogelijke experimenten verwijzen we naar een vroegere publicatie in het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, 36, oktober 1970. Een aantal experimenten kan door de leerlingen zelf uitgevoerd worden; dat dit een motiverende uitwerking heeft zal duidelijk zijn.

Ervaringen¶

Al enige jaren is er ervaring opgedaan. Gemiddeld bezochten er 2000 leerlingen de vaste centra en een 8000 leerlingen werden door de reizende centra bezocht. In de beginfase bleef het aantal bezoeken van havo-leerlingen achter bij dat uit het vwo; langzamerhand echter is er een toename van havoleerlingen merkbaar geworden. Op het totaal van

de circa 20.000 potentiële bezoekers blifven er nog vele verstoken van een stuk verrijking. Het is dan ook een gelukkige beslissing van het Ministerie van Onderwijs en Wetenschappen om het experiment als geslaagd te beschouwen en om te zetten in het Ioniserende Stralen project. (Ingaande januari 1976 zal er een tweede reizend centrum de scholen afreizen om zijn deel bij te dragen. inclusief de personele lasten bedragen de exploitatiekosten van de reizende centra ruim een tor.). Toch blijft het in deze tijd jammer dat het grootste aantal leerlingen, die natuurkunde niet in hun pakket kiezen (circa $75 \%$ ) verstoken blijft van enige kennis van ioniserende stralen. Voor velen is het tikken van een G.M.-buis-opstelling een openbaring. De achtergrondstraling zelf waarnemen kan veel irrationeel gedrag omtrent radioactiviteit wegnemen. Een aantal eenvoudige opstellingen op de scholen blijft daarom gewenst (bijvoorbeeld het Wilsonvat) om deze groep een idee te geven van eigenschappen, toepassingen en veiligheidsmaatregelen van radioactiviteit en röntgenstraling en te confronteren met de beperkingen van hun zintuigen.

Huidige projectorganisatie¶

Het project wordt uitgevoerd onder verantwoordelijkheid van de Commissie Modernisering Leerplan Natuurkunde, die deze verantwoordelijkheid heeft toevertrouwd aan een begeleidingscommissie, waarvan Prof.dr. J.J. van Loef voorzitter is en Dr. W.P.J. Lignac sekretaris. Het project omvat momenteel de volgende medewerkers: Th. Heij projectleider Vakgroep Natuurkunde-didactiek, Lab. voor Vaste Stof, Sorbonnelaan 4, Utrecht. tel. 030-531176 H.H.J. Wouterse practicumleider centrum Utrecht, Vakgroep Natuurkunde-didactiek, Sorbonnelaan 4, Utrecht. tel. 030-533782 S.H. Wijnnobel centrumleider Goes, Het Goese Lyceum, Van Dusseldorpstraat 78, Goes. tel. 01100 - 6971 J. Schweers centrumleider Rotterdam, St. Franciscus College, Beukelsdijk 91, Rotterdam. tel. 010 - 236223 J.M.A. van der Lee, practicumleider eerste mobiele centrum, gedetacheerd bij de Vakgroep Natuurkunde-didactiek, adres zie boven, tel. 030-531178 J.C. Kastrop practicumleider tweede mobiele centrum, gedetacheerd bij de Vakgroep Natuurkunde-didactiek, adres zie boven, tel. 030-531178

AANSCHAFFEN VAN EN WERKEN MET RADIOACTIEVE BRONNEN¶

1. Inleiding

Vanuit het praktijkveld bereiken ons veelvuldig vragen, die verband houden met aanschaf en controle van radioactieve bronnen. Het is bijna 10 jaar geleden dat de circulaire AVO 325462 door het Ministerie van Onderwijs en Wetenschappen werd uitgevaardigd waarin richtlijnen vermeld zijn betreffende het gebruik voor onderwijsdoeleinden van radioactieve stoffen en ioniserende stralen uitzendende toestellen, zodat vooral de jongere docenten niet precies weten hoe te handelen. Enkele vragen, die betrekking hebben met de wijze waarop gehandeid dient te worden om enige radioactieve bronnen langs legale weg in bezit te krijgen, zullen we trachten te beantwoorden. Daarbij zullen we ons beperken tot de huidige praktijksituatie. 2. Welke bronnen zijn beschikbaar ?

Door enkele leermiddelenfirma’s worden enige ingekapselde radioactieve bronnen geleverd waarvan de meest bruikbare hieronder zijn weergegeven.

De activiteiten van deze bronnen, die in metaal gewalst zijn, bedraagt ca. $5 \mu \mathrm{Ci}$ en de prijs varieert afhankelijk van het nuklide van ca $f 100,-$ tot ca. f 200,--. Voor het gebruik in het continue Wilsonvat wordt een ${ }^{226}$ Ra-bron gebruikt met een activiteit kleiner dan $0,1 \mu \mathrm{Ci}$ (zie verder 8). 3. Wat te doen vórr het aanschaffen ?

Alvorens over te gaan tot het bestellen van een bron dienen de volgende punten in acht te worden genomen: a. Een goed werkend Geiger-Müller apparaat moet op school beschikbaar zijn. b. Men moet beschikken over een goed af te sluiten brandwerende opbergruimte. Hierbij kan gedacht worden aan een metalen trommel met minimum afmetingen $20 \times 15 \times 10 \mathrm{~cm}$ (b.v. geldkistje). c. De trommel alsmede de opbergkast moet voorzien zijn van het gevarenteken NEN 3011 ( $148 \times 210 \mathrm{~mm}$ ) en het opschrift ‘Radioactieve stoffen’. Het gevarenteken is te bestellen bij de firma Nenimij te Den Haag. d. Vergunning aanvragen voor het voorhanden hebben en toepassen van bepaalde, met name te noemen, radioactieve bronnen voor onderwijsdoeleinden bij het Ministerie van Volksgezondheid en Milieuhygiene, Hoofd afdeling Kernenergie en Stralen bescherming. Aanvraagformulieren Vergunning Kernenergiewet zijn bij dit Ministerie verkrijgbaar. Na enige tijd wordt bericht ontvangen, waarna bij positieve beslissing, de bestelling kan plaats vinden. De vergunning kost momenteel f $100,--$. 4. Hoe ermee te werken ?

De ontvangen bronnen dienen met inventarisatielijst en vergunning opgeborgen te worden in de trommel. Een afschrift van de lijst en vergunning dient aanwezig te zijn bij de schooladministratie. De bronhouder mag nooit met blote handen worden vastgepakt. Na afloop van het experiment moet deze direct in het loden kistje worden teruggeplaatst. Leerlingen van de klassen 1,2 en 3 mogen bij dergelijke experimenten niet aanwezig zijn. 5. Controle op radioactieve besmetting

In de vergunning staat vermeld dat Eénmaal per 6 opeenvolgende maanden de aanwezige bronhouder en trommel op radioactieve besmetting moet worden gecontroleerd. Deze werkzaamheden mogen uitsluitend verricht worden op school onder verantwoordelijkheid van een deskundige, die het diploma Ioniserende Straling $C$ behaald heeft. In een register dient deze controle weerlegd te worden. De medewerkers van het Ioniserende Stralen project zijn uitgerust om deze controle-werkzaamheden uit tevoeren. Men dient hiervoor een afspraak te maken met het centrum te Utrecht. 6. Wat te doen bij wegraken van of een ongeval met radioactieve bronnen ?

Bij vermissing van of ongeval met een radioactieve bron dient zo spoedig mogelijk gewaarschuwd te worden: a. districtshoofd van de Arbeidsinspectie b. inspecteur van Volksgezondheid c. directeur van de Keuringsdienst voor Waren

De adressen van bovenstaande autoriteiten zijn in de vergunning vermeld. 7. Vrijwillig afstand doen van onbekende bronnen

Op veel scholen zijn nog onbekende bronnen aanwezig waarvan de herkomst niet bekend is. Men doet er dan verstandig aan deze bronnen te melden aan het districtshoofd van de Arbeidsinspectie. Waarna de gegeven aanwijzingen dienen te worden opgevolgd. Voor de afvoer van radioactieve bronnen kunt u contact opnemen met de medewerkers van dit project.

8. Wilsonvat

Van het Wilsonvat zijn 2 uitvoeringen verkrijgbaar het z.g. expansievat en het continue Wilsonvat. Bij het expansievat wordt een rubber bal ingedrukt en plotseling losgelaten. Tijdens dit loslaten zijn de condensatiesporen waarneembaar. De meest gebruikte bron hiervoor is $\mathrm{Ra}^{226}$ ( $1,3 \mu \mathrm{Ci}$ ). Het continue Wilsonvat geeft het sporenpatroon gedurende ongeveer een uur, afhankelijk van de hoeveelheid gebruikte koolzuursneeuw. Als het verkrijgen van koolzuursneeuw geen problemen oplevert verdient deze laatste uitvoering de voorkeur. De gebruikte bron is dermate laag van activiteit (< $0,1 \mu \mathrm{Ci}$ ) dat hiervoor geen vergunning nodig is. Om besmetting van het Wilsonvat te voorkomen is het raadzaam voor beide uitvoeringen de $\mathrm{Ra}^{226}$ bron met houder uit het vat te halen en in een met lood omhuld glazen potje op te bergen. 9. Geen vergunning nodig

Voor het hierboven beschreven continue Wilsonvat met zijn Ra ${ }^{226}$ bron (< $0,1 \mu \mathrm{Ci}$ ) is geen vergunning vereist.

Evenzo is geen vergunning nodig voor reagentia die bij het scheikundeonderwijs gebruikt worden zoals: a. natuurlijke uraanverbindingen, die minder dan 100 gram van het natuur- lijke uranium bevatten b. natuurlijke thoriumverbindingen, die minder dan 100 gram van het natuurlijke thorium bevatten c. radioactieve stoffen, waarvan de activiteit minder is dan $0.002 \mu \mathrm{Ci} / \mathrm{gram}$. Voor de in de natuur voorkomende vaste radioactieve stoffen is deze grens $0.01 \mu \mathrm{Ci} / \mathrm{gram}$. 10. Neutronenbronnen

Het gebruik van neutronenbronnen is op school niet toegestaan.

11. Informatie

Voor nadere informatie omtrent dit onderwerp kan men zich vervoegen bij de practicumleiders van dit project: Vakgroep Natuurkunde-didactiek Fysisch Laboratorium, Sorbonnelaan 4, Utrecht

12. Adressen:

13. Ministerie van Volksgezondheid en Milieuhygienne Dr.Reijerstraat 10, Leidschendam 070-209260

14. Leijbold

Postbus 90, Woerden 03480-14145 3. Technowa

Henri Dunantstraat 54, Krommenie 075-285767 4. Griffin Europa B.V. Postbus 1121, Breda 076-140451 5. Cenco

Konijnenberg 40, Breda 076-877750 6. Nenimij B.V. Postbus 1702, Den Haag 070-469509

Leerlingen Experimenten Bovenbouw¶

Door de vakgroep natuurkunde-didactiek van de Rijksuniversiteit te Utrecht zijn sinds augustus 1975 een aantal leerlingen experimenten opgezet in het kader van de opleiding van studenten tot eerstegraads natuurkundeleraren. Deze experimenten spelen een rol bij de praktische vorming van de aanstaande leraren. In de tijd dat de proeven niet voor dit doel gebruikt wórden is het mogelijk dat leerlingen uit de bovenbouw van het havo-vwo en eventueel leraren van de opstellingen gebruik maken. Docenten kunnen, o.a’. met het oog op de komende verplichting tot invoering van een experimenteel schoolonderzoek vanaf het schooljaar 1981/'82, keninis maken met deze opstellingen en de daarbij behorende instructies, zij kunnen zich een beeld vormen van de mogelijkheden en moeilijkheden die ze tegenkómen bij het invoeren van een praktisch schoolonderzoek en bovendien is het mogelijk dat zij nu reeds ervaring opdoen met het geven van een experimenteel schoolonderzoek door een klas met dit oogmerk bij de vakgroep aan deze opstellingen te laten werken. Het is uiteraard ook mogelijk leerlingen te laten experimenteren los van het schoolonderzoek. Er kan een keus gemaakt worden uit een dertigtal opstellingen waar in groepjes van twee en eventueel alleen aan gewerkt kan worden. Er is niet gestreefd naar een zo volledig mogelijke verzameling proeven bij de verschillende gebieden uit de natuurkunde. Wel is vaak gebruik gemaakt van wat complexere en soms ook wat duurdere apparatuur dan normaal in de school aanwezig is. Om enig idee te geven van de verschillende experimenten die uitgevoerd kunnen worden volgt hieronder een lijst met trefwoorden en waar nodig een summiere omschrijving.

Lijst experimenten:

1. valversnelling met behulp van een tijdtikker.

2. bewegingsproeven met houten karretjes, wet van behoud van mechanische energie

3. de luchtrail

4. de centripetale kracht met een slinger aan een balans.

5. de centripetale kracht met een veer

6. rotaties

7. platenkondensator - keuze uit drie experimenten

8. enkele proeven met de gelijkstroomversterker - keuze uit vijf experimenten

9. hangende kondensatorplat - relatie vinden tussen aantrekkende kracht bij kondensatorplaten en de potentiaal

10. potentiaallijnen - tussen twee op weerstandpapier met aluminiumverf te tekenen figuren worden de potentiaallijnen opgespoord

11. stroombalans

12. inductiewet van Faraday - een spoeltje staat in een lineair veranderend magneetveld; de inductiespanning wordt gemeten èn berekend

13. de Rogowski spiraal - de magnetische veldsterkte wordt afgeschat bij stroomgeleiders

14. kondensator in eenwisselstroomkring

15. elektronenstraalafbuigbuis

16. ionisatiespanning bepalen van helium

17. Perrinbuis - voor het aantonen van deeltjes karakter en lading van elektronen

18. e/m-verhouding lading/massa van het elektroon

19. elektronendiffractiebuis - het aantonen van het golfkarakter van elektronenstralen en berekening van de golflengte

20. opbouw oscilloscoop

21. drie cm golven - keuze uit acht experimenten

22. laser opstelling - keuze uit vijf experimenten

23. bepaling van de konstante van Planck

24. het experiment van Franck en Hertz

25. het bepalen van stroom - spanningskarakteristieken van LDR, VDR, NTC, etc.

26. puzzeldoosjes - het onderzoeken van schakelingen in doosjes met vier aansluitpunten

27. gedempte trillingen

28. bepaling van de geluidssnelheid

29. Joulemeter

Leraren kunnen voor $f$ 8,-- in het bezit komen (voor zo lang de voorraad sterkt) van de verzameling van instructies die bij deze experimenten horen. Zij dienen dit dan schriftelijk kenbaar te maken aan de sekretaresse van de Vakgroep Natuurkunde-didactiek, Laboratorium voor Vaste Stof, Princetonplein. 1, Utrecht (De Uithof), onder vermelding van: instructies leerlingenexperimenten. Leerlingen krijgen alleen de instructies die horen bij de proef die ze uitvoeren.

Aan het bezoek van het practicum zijn geen kosten verbonden. Ook de instructies die de leerlingen nodig hebben worden gratis verstrekt. Reiskosten kunnen niet worden vergoed. Afspraken voor een bezoek aan dit practicum kunnen gemaakt worden met de heer H.H.J.Wouterse, tel.030-533782, b.g.g. 531179, Laboratorium voor Vaste Stof, Princetonplein 1 , Utrecht (De Uithof

Kleurenfilm, transparantenseries met kassettebanden¶

De film, een vervolg op ‘Het Groninger Cyclotron’ wil een indruk geven van de moderne research op kernfysisch gebied. Aan de hand van een bepaald onderzoek: de beschieting van 12C met snelle $\alpha$-deeltjes, wordt de gang van zaken gedemonstreerd zowel schematisch als in werkelijkheid. De noodzaak van teamwork wordt geillustreerd met opnamen in de werkplaats. Duur: 25 min., beeld: 16 mm, kleur, geluid: magnetisch. Nadere gegevens over vertoningsmogelijkheden: Dr. J.B. van der Kooi, Laboratorium voor Algemene Natuurkunde, Westersingel 34, Groningen. 2. Transparantenseries met kassettebanden a. Klank, toonhoogte en frekwentie

Het mechanisme van het horen is nog steeds niet eenduidig verklaard; ons oor blijkt over enkele, nog mysterieuze, eigenschappen te beschikken. Wanneer b.v. een muziektoon ons oor bereikt verwachten we dat de laagste frekwentie die in het geluidsspektrum van die toon voorkomt de toonhoogte bepaalt. Met behulp van een aantal geluiden wordt duidelijk gemaakt dat deze opvatting onjuist is. Ook na wegfilteren van de laagste frekwenties blijft de oorspronkelijke grondtoon de toonhoogte bepalen. b. De warmtepijp

De warmtepijp is een nieuwe methode, ontwikkeld bij de ruimtevaart, om op een eenvoudige, energetisch voordelige, manier warmte te transporteren. Het temperatuurverschil behoeft hierbij slechts enkele graden te bedragen. Het warmtetransport berust in principe op verdamping en kondensatie van een geschikt gekozen vloeistof. In deze transparantenseries wordt het warmtetransport gesimuleerd door gebruik te maken van een draaiende polarisatieschijf in kombinatie met speciaal polaroid-materiaal.

Beide series zijn bestemd voor de hogere klassen van vwo/havo. Gegevens over vertoningsmogelijkheden: Drs. D. Leijenaar, Laboratorium voor Algemene Natuurkunde, Westersingel 34, Groningen.

Moderne Natuurkunde¶

1. Samenwerkingsverband

De auteursgroep is samengesteld op initiatief van de uitgever. De oorspronkelijke auteursgroep is inmiddels kerngroep geworden. Er zijn nu ook auteurs, die geen lid zijn van de kerngroep. Voor beoordeling van werk van zulke auteurs treedt de kerngroep als stuurgroep op. 2. Soort boek

Er is een indeling in delen, die met schoolniveaus (klassen) overeenkomen. Elk deel valt uiteen in twee boeken, die grofweg de functies informatiemateriaal resp. werkmateriaal hebben. Het werkmateriaal is dan ook in wegwerpvorm uitgevoerd. Het materiaal is principieel zo uitgevoerd, dat toegankelijkheid uit verschillende invalshoeken bestaat. 3. Niveau

Het riveau is vwo/havo, met dien verstande, dat de delen 1 en 2 goed gebruikt kunnen worden (en worden) in de klassen 2 en 3 van vwo en havo, doch dat de deeltjes 3 zeker niet voor havo gemakt zijn; vwo dus. 4. Omvang_i.v.m. tijd

Principieel is een zeker percentage te veel aan materiaal gegeven om te kunnen kiezen. Er is genoeg voor de klassen 2 en 3 in de delen 1 en 2 . De ervaring is, dat de theorie van deel 1 in klas 2 wel kan worden doorgewerkt. Van de practica ongeveer 2/3. In klas 3 hangt het er van af of 2 of 3 uren beschikbaar zijn. Als er 3 uren zijn geldt voor deel 2 in klas 3 ongeveer hetzelfde als voor deel 1 in klas 2. 5. Karakteristieken $\bar{H} e \bar{t}$ meest $\bar{k} e \overline{n m e r k e n d e ~ p u n t ~ v a n ~ d e ~ m e t h o d e ~(a l t h a n s ~ d a t ~ w a s ~ d e ~ b e d o e l i n g) ~}$ is de flexibiliteit in de aanpak, de keuze uit verschillende invalshoeken. Een voorbeeld illustreert dit het best: Het feit, dat er positieve en negatieve statische elektriciteit is kan met evenveel vrucht worden begonnen:

• vanuit de theorie

• vanuit het practicum

• vanuit een leestekst

Het gekozen begin hangt af van de leraar, situatie (is het practicumlokaal beschikbaar?), leerling en gekozen werkaanpak (frontaal, discussie, inleiding door leerling, zelfwerkzaamheid etc.). Als de leerling maar fysisch bezig is. Voorts is minder naar volledigheid gestreefd dan naar fysische relevantie van de onderwerpen en de begripsvorming daarbinnen. 6. Deelname

Met de eerste delen is geexperimenteerd. Er worden de bovenbouwdelen gemaakt. Daarna wordt een ronde terugkoppeling ingelast teneinde uit de gebruikerskring zoveel informatie te verzamelen, dat een verantwoorde beslissing over de volgende versie mogelijk is. Te beginnen bij deel 1. Op dit moment is participatie in een andere vorm niet mogelijk. 7. Slotopmerkingen

Om genoemde flexibiliteit nog te verhogen is aan het pakket additioneel materiaal toegevoegd; transparantenboeken bij de delen 1 en 2, super-8-films bij deel 1. Toetsen bij de delen 1 en 2 en de docentenhandleidingen bij diezelfde delen vormen een onderwijskundig noodzakelijke aanvulling.

Tenslotte is er bij de delen 1 en 2 een set werktekeningen voor practicummateriaal beschikbaar. Daarmee is Moderne Natuurkunde het eerste leerpakket, dat ook een uitgave voor de amanuensis bevat.

Samenvatting van de bespreking op vrijdagavond bij Moderne Natuurkunde¶

Historische achtergrond¶

Moderne Natuurkunde Natuurkunde is waarschijnlijk het oudste project dat dit jaar op “Woudschoten” aanwezig was. De ontstaansgeschiedenis is ook met Woudschoten verbonden, mar valt in een andere periode, de periode-Project Physics. Op Woudschoten 1970 is immers begonnen aan de bewerking van dit Amerikaanse project. Uit het niet doorgaan daarvan is uiteindelijk het PLON ontstaan. In deze situatie was er ruimte voor een project van minder lange adem dan PLON, sterk geinspireerd door PP.

Kenmerken¶

De kenmerken van het pakket moeten in bovenstaand verband worden gezien. In het overzicht van Hooymayers scoort het dan ook in de eerste drie kategorieën. Met name is van het begin af aan sterk de nadruk gelegd op het vakinhoudelijke en op de juiste theoretische presentatie daarvan. Het ontwikkelingsmodel is nog sterk centralistisch, aansluitende bij de traditie. Vanzelfsprekend was 'hiervoor ook bepalend, dat het een door een uitgever geinitieerd project is. Er wordt daarbij wellicht sterker dan bij andere projecten naar een resultaat toe gewerkt. Een voordeel is weer het tempo van realisering, waardoor de kenmerken soms al weer een gedateerde indruk maken.

Er zijn nog een paar nieuwigheden, die zeker niet gedateerd zijn en waarin Moderne Natuurkunde nog steeds baanbrekend mag worden genoemd. In het pakket MN zijn de verschillende elementen van het onderwijsleerproces duidelijk van elkaar gescheiden en hebben ze elk hun eigen uitdrukkingsvorm gevonden. Begrippen worden in de geest van de leerling niet ineens opgebouwd. Dat gaat steentje voor steentje. Die steentjes kunnen zijn: theorie, practicum, een vraagstuk en een leestekst. Zelfs de AV-media, in het begin van de jaren 70 zo sterk in opkomst (nu helaas weer op hun retour) hebben in MN sterke aandacht gekregen. Zo wordt de leerling de mogelijkheid geboden om zelf uit uiteenlopende elementen het begrippenapparaat op te bouwen, een opvatting, die zijn geldigheid heeft gehouden.

Ontwikkelingen¶

Zoals gezegd, de ontwikkelingen hebben niet stilgestaan en MN maakt in sommige opzichten alweer een gedateerde indruk. De auteurs zijn zich hiervan bewust. Ze hebben echter veel tijd moeten besteden aan de bovenbouw, die nu snel wordt afgerond, nu het eindexamenprogramma inmiddels bekend is. Wat aan de bovenbouw opvalt is de wat andere groepering van de elementen en in het bijzonder de sturing vanuit de studiegids. De studiegids wijst de leerling de weg door de stof. Die weg is wellicht toch te eenduidig. De leerling kan wel individueel zijn weg vervolgen, maar het is voor de leerlingen wel steeds dezelfde weg. Eén van de discussiepunten is dan ook de mogelijke differentiatie in de aanpak van de bovenbouw. Een essentieel element daarin is het practicum. Het zal immers ook om redenen van outillage nauwelijks mogelijk zijn om alle leerlingen lineair dezelfde weg te laten vervolgen. De mogelijkheden om van de rechte weg af te wijken en eerst iets anders te doen alvorens men weer in het “rechte” spoor is, moet worden vergroot. Dat kan door alternatieve routes aan te geven en door bijvoorbeeld de stof bewust in blokken te verdelen waarbinnen de volgorde niet $z o$ belangrijk is, als aan het eind het juiste beeld maar is gevormd. Deze discussie speelt zich op dit moment af bij de afwerking van de deeltjes studiegids voor de bovenbouw. Die deeltjes moeten overigens nog alle in 1977 worden afgerond.

Intussen komt de discussie over de onderbouwdelen ook op gang. De problematiek is daar in grote trekken althans gedeeltelijk dezelfde. Bij een grotere keuzevrijheid moet daar het primaat van de theorie sterk worden afgezwakt. Te veel is de theorie daar primair en dienen de andere elementen alleen ter ondersteuning. Veeleer moet het primat worden toegekend aan het practicum en in het bijzonder aan het zelfontdekkende element daarin.

conclusie¶

De voorsprong, die $M N$ in de jaren 1970 nam, is nu ingelopen door een steeds grotere groep. Uit die kopgroep zijn vele nieuwe projecten gevlucht. MN staat voor de keuze: meevluchten en weer bij de koplopers komen of zich in het peloton laten terugzakken. De keus is: voorop blijven.

discussie¶

Bij de korte discussie werden de tekortkomingen onderstreept en erkend. Ook in het gebruik blijkt de nieuwe aanpak van de bovenbouw zijn definitieve vorm nog niet gevonden te hebben.

Fizzix¶

Gewerkt wordt aan een volledige lesmethode voor havo/vwo. De methode zal bestaan uit twee delen voor de onderbouw havo/vwo, twee delen voor de bovenbouw havo en twee delen voor de bovenbouw vwo. Alle leerlingendelen worden begeleid door handleidingen voor docenten. Het leerlingenmateriaal is afgestemd op de leerling door aan zijn/haar ontwikkelingsniveau aangepast taalgebruik. Ook de lesmethoden dienen aan dat ontwikkelingsniveau te worden aangepast. Dit kan niet de taak zijn van een boek; alleen de eigen docent is in staat het niveau van zijn leerlingen te schatten. Het lesmateriaal mag daarom aan een docent geen bepaalde didactiek opdringen. We hebben getracht dat te bereiken door een splitsing aan te brengen in kernleerstof en verrijkingsmateriaal. De kernleerstof wordt op een bondige manier aangeboden op de rechterpagina’s van het boek. Alle franje die de kontinuiteit van dat verhaal zou doorbreken is op de linkerpagina geplaatst. Daar vindt de leerling uitbreidingen, aardige toepassingen, noodzakelijke voorkennis, literatuurverwijzingen etc. We vertrouwen op deze manier de bruikbaarheid voor verschillende typen docenten te verzekeren. Het materiaal op de linkerpagina’s kan o.m. gebruikt worden voor verdergaande determinatie in scholen met verlengde brugperiode, differentiatie binnen klasverband e.d. De manier waarop het kernmateriaal wordt aangeboden, zal het in vele gevallen mogelijk maken dat leerlingen de stof zelfstandig verwerken. Problemen bij ziekte van leerling of docent alsmede bij verandering van school kunnen zo grotendeels vermeden worden. Alvorens tot publicatie over te gaan hebben we het leerlingenmateriaal gedurende meerdere jaren getest en waar nodig aangepast aan onze bevindingen. Het docentenmateriaal zal naast suggesties over de verschillende gebruiksmogelijkheden veel materiaal bevatten dat voor de leerling bruikbaar is en indien gewenst door de docent vrijelijk kan worden gekopieerd. De suggesties t.a.v. de gebruiksmogelijkheden betreffen o.a. verschillende volgorden van behandeling, lesvormen, aanwijzingen bij leerlingenproeven en demonstratieproeven.

Korte toelichting bij het materiaal zoals dat gebruikt wordt bij het groepsonderwijs aan het Vitus College te Bussum¶

1. Wat is_groepsonderwijs?

Het werken met kleine groepen leerlingen waarbij het leerproces zich afspeelt binnen de groep. Dit proces wordt gestuurd en begeleid door een gerichte manier van vragen stellen en opdrachten geven. 2. Waarom_groepsonderwijs?

Er zijn 3 redenen aan te geven waarom 5 jaar geleden werd begonnen met de afbouw van het “traditionele” natuurkundeonderwijs. a. onvrede vanuit de dagelijkse lespraktijk b. een andere onderwijsvisie c. het vak

Binnen de sektie natuurkunde waren en zijn deze 3 redenen vertegenwoordigd. 3. Hoe groepsonderwijs? vanuit bovenstaande gedachten werd gezocht naar een leerhoek, dat in eerste instantie gevonden werd in de boeken van Auer en Hooymayers die toen net in stencilvorm aanwezig waren. Om een aantal redenen voldeed deze methode na enige tijd niet meer zodat begonnen werd met het herformuleren van vragen, opdrachten en hoofdstukken. Dit heeft geresulteerd in een leergang voor de klassen 2, 3 en 4 van havo en vwo. De leergang is door zijn ontstaansgeschiedenis geschreven om het op de school aanwezige materiaal heen. Veel experimenten zijn zelf ontwikkeld. De leerlingen werken in groepen en werken geheel zelfstandig. De leergang is een leidraad. Geprobeerd is een probleem óók een probleem voor de leerling te laten zijn. Er wordt nooit klassikaal instructie gegeven. De docent is een begeleider geworden die ook veel aandacht geeft aan de sociale en vormende aspecten van het werken in groepen. Een paar kenschetsen van de leergang

• het practicum is volledig geïntegreerd in de leergang

• het diskussiëren, overleggen, raadplegen enz. is een essentieel onderdeel in de leerstofverwerking.

4. Een paar_ervaringen

• op zijn minst een hele sectie moet meewerken en enthousiast zijn.

• het kost een zee van tijd. Ieder jaar wordt bijv. de leergang herschreven

• de leerlingen werken over het algemeen met veel meer plezier

• de omschakeling voor de docenten is groot

• het ordeprobleem bestat niet meer of krijgt een andere dimensie

• er is in het begin veel twijfel bij jezelf en wantrouwen van de buitenwacht

• je leert erg veel van natuurkunde

5. Het materiaal

De opdrachten in de leergang vormen éen geheel met de vragen en kunnen onmogelijk gemist worden. Iedere les moet er een mogelijkheid zijn experimenten te doen. De experimenten zijn meestal kort en sturen op een probleem aan of verdiepen het. Het benodigde materiaal voor de experimenten is meestal goedkoop en eenvoudig. Omdat het tempo binnen zekere grenzen vrij is kan altijd volstaan worden met een 6-voud in het materiaal. Theorievorming volgt altijd na het experiment.

6. Een paar_voorbeelden

Van een paar hoofdstukken uit ieder leerjaar is het volledige instrumentarium op de conferentie aanwezig. tweede klas N 11. Verdwijnen en ontstaan van stoffen Smelten, stollen, verdampen etc. zijn processen die onder bovenstaande naam te vangen zijn. Dit als gevolg van de afspraak wat onder een stofeigenschap verstaan moet worden. derde klas E1 7. Elektriciteit en magnetisme Hier wordt de ontdekking gedaan van het magnetisch effect dat een elektrische stroom kan hebben. Dit effect wordt gekonstateerd, onderzocht en in een regel geformuleerd. Verder in dit hoofdstuk zijn een aantal uitbreidingen van dit verschijnsel aan de orde (spoel, elektromagneet). Al het materiaal is zeer eenvoudig en zelf ontwikkeld. EE 1. Statische elektriciteit

In dit hoofdstuk komt het zuiver experimentele karakter duidelijk tot uiting en worden conclusies en regels door de leerlingen zelf getrokken en geformuleerd. Het benodigde materiaal is ook hier weer erg eenvoudig en doorzichtig. vierde klas Be 2, vraag 2, 3 en 4 Een typisch voorbeeld van een experiment (de valproef) zoals dat met eenvoudige middelen nauwkeurig uitgevoerd kan worden. Dit experiment dient als introductie voor de éénparig versnelde beweging.

Verder zullen er een aantal voorbeelden te zien zijn van volgens ons kenmerkende proefjes en opstellingen zoals ze in de leergang voorkomen.

Begin-Onderwijs Fysika (2e en 3e klas) Twickelcollege Hengelo¶

1. Waarom?

Aanvankelijk gebruikten wij op school Schweers en Van Vianen. Wij ontdekten daarbij dat doceren van natuurkunde niet zo erg bevredigende resultaten opleverde:

• Kennis was vaak schijn, het was veelal napraten en uit het hoofd leren van redeneringen. Wij schakelden daarom over van doceren op “Leren door doen” en kozen daarvoor: Auer en Hooymayers, Terreinverkenningen in de natuurkunde. Daarbij gingen we zien dat leren vooral een activiteit is van de leerlingen zelf. Bij die overgang werden we gesterkt door de ervaringen bij scheikunde. We gingen over op groepswerk: leerlingen werken in groepjes van 4 aan de opdrachten, zowel de practicumopdrachten als de meer “verbale” opdrachten. Bij dat groepswerk ontdekten we dat er grote moeilijkheden bij de leerlingen waren met de vorming van begrippen zoals: kracht, gewicht, druk, massa, energie, enz. Die moeilijkheden merk je minder snel met doceren of bij onderwijsleergesprekken, hoewel die moeilijkheden er voor de leerlingen ook zeker zijn. Bovendien werkte “Terreinverkenningen” in 3-havo sterk demotiverend. Op grond van deze ervaringen besloten wij zelf een cursus te maken teneinde deze begrippen beter te ontwikkelen.

2. Kenmerken BOF

a. Uitgaan van het wereldbeeld, de voorstellingswereld en het begrippenapparaat van de leerlingen. Wij beginnen met materialen en dingen die bekend zijn. Als uitgangspunt letten we daarbij vooral op de manier waarop zij dat zelf beschrijven. b. Begripsontwikkelend. Natuurkunde is o.a. een nieuwe wijze van kijken naar bekende dingen. Daarbij worden bekende begrippen uit de dagelijkse omgangstaal (kracht, warmte, energie) “omgevormd” tot bruikbare natuurkundige taal. Die (natuurkundige) wijze van kijken en die taal is voor de leerlingen niet vanzelfsprekend, vandaar in onze cursus een geleidelijke ontwikkeling naar die fysische taal toe. c. Vermijden van te vroege schematisering en het geven van schema’s zọnder dat de leerlingen weten wat er geschematiseerd is, door het ontbreken van voldoende eigen ervaringen. Nodig is doorzicht in de betekenis en gebruiksmogelijkheden van schema’s. De leerlingen schematiseren zelf aan de hand van wat ze zelf weten. d. De eigen resultaten van de leerlingen worden serieus genomen, alsmede hun interpretatie en hun leerproces. In die zin is er dus een voortdurend aansluiten bij de “wereld” van de leerlingen. De leraar legt niet uit, maar begeleidt het leerproces. Opdrachten geven de sturing (door de docent) aan het (te verwachten) leerproces aan. De opdrachten hebben we gemaakt naar wat we denken dat de leerlingen aankunnen.

3. Werkwijze

Het onder punt 2, kenmerken BOF willen we bereiken door: a. Overwegend groepswerk. Niet “aanpraten”, maar leren door in de groep samen over de opdrachten te praten en door samen het werk te organiseren. b. geïntegreerd practicum. c. Longitudinale leerstofplanning, wat tot uiting komt in de ideeen:

• het ene bereidt het andere voor

• probleemstellende opgaven:

Bij dit laatste denken we niet aan opdrachten met voorafgegeven en geleerde oplossingsmethoden en begrippenschema’s, maar aan opdrachten waarin die begrippen zelf ontwikkeld worden. 4. Onderwerpen en thema’s

In de BOF kunnen we onderscheiden onderwerpen: voor de leerlingen duidelijk herkenbare zaken zoals:

• de fiets

• de wip

• de slinger

• de centrifuge

• magneten en thema’s die meer gericht zijn op de ontwikkeling van het natuurkundig begrip, zoals:

• evenwicht

• kracht

• vektoren

• massa, gewicht

• formules

Onderwerpen en thema’s zijn geheel in de cursus verweven: ze lopen door elkaar, niet naast elkaar.

5. Materialen

Gedeeltelijk zelf ontwikkeld aan de hand van vooral, Nuffield, Jardine en Project Physics. Verder eenvoudig materiaal van o.a. Or en Kol. Het zijn hoofdzakelijk eenvoudige proeven, geschikt voor zelfwerkzaamheid.

6. Ervaring met betrekking tot het ontwikkelen

De nieuwe vorm van werken (begripsontwikkelend, groepswerk) stelde zeer hoge eisen aan de opgaven: de leerlingen moeten steeds zelfstandig verder kunnen. Bestaande opdrachten voldoen vaak niet door de grote sturing die tijdens de les door de docenten mogelijk is. In de zin die wij eraan geven kennen wij de begripsontwikkelende cursussen voor natuurkunde nog niet. Dus vrijwel alles moest uit eigen ervaring en vooraf bedenken komen. Wij moesten daarbij leren van de antwoorden van de leerlingen, door bestudering van hun verslagen, aantekeningen over de les en protokollen, daarop inspelen en de leergang verbeteren. Bovendien moesten wij leren hoe dat te doen.

7. Ervaring met betrekking tot het materiaal

• Aan de proefbeschrijvingen moesten hoge eisen gesteld worden. Door de sterke sturing in andere leergangen en wegens technische uitvoerbaarheid waren die proefbeschrijvingen vaak niet zomaar bruikbaar. Dus: zelf uitvoerig experimenteren.

• Soms demonstratieproeven ombouwen tot practicumproeven wat de uitvoering moeilijker maakte.

• Voor sommige proeven was (door de andere opzet) geen materiaal aanwezig, dus zelf ontwerpen en maken.

8. effect op de leerlingen

• In het begin van de 2 e klas gaat het wat moeizaam, maar door de aard van de opdrachten gaan de leerlingen zich steeds meer voor de opdrachten interesseren. Belangrijk voor de leerlingen is dat er in het begin niet een te grote onzekerheid is. Het is daarbij van groot belang te schatten welke termen zij kunnen gebruiken.

• 3e klas: betere motivering in de 3e klas.

Er wordt veel beter en meer ingespannen gewerkt dan vroeger. Ze kunnen het aan, door de geleidelijke opbouw van de toch moeilijke problematiek.

• De leerlingen durven “fouten” te maken en blijven gewoon doorpraten óok als de leraar erbij staat!

• Samenvattend: natuurkundige begripsvorming bij de leerlingen lukt beter, maar we zijn er nog niet!

Leer- en Werkbladen (onderbouw G.S.G. Emmen)¶

Het natuurkunde werkboek voor de onderbouw, gebruikt aan het G.S.G. te Emmen, is in eerste instantie ontstaan uit onvrede van de docenten met op de leermiddelenmarkt verkrijgbare leerboeken. Naast het “bijbrengen van enige kennis ter zake van” zijn als hoofddoelen gesteld: . de leerling een zo groot mogelijke vaardigheid bij te brengen in het hanteren van de natuurkundige formalismen. . de opbouw van de natuurkundige kennis te laten plaatsvinden vanuit huis, tuin en keuken, met vermijding van al te grote abstracties en verfijning.

Al het aanwezige materiaal is zelf ontwikkeld. T.a.v. andere methoden afwijkend gebruikte middelen zijn: . korte hoofdstukken, elk hoofdstuk met enkele relevante opdrachten . veel grafieken en schematische voorstellingen . veel half-geprogrammeerde oefenstof, rijkelijk voorzien van plaatjes, grafieken, (ook met M.C.-opgaven).

Deze opzet is tot stand gekomen bij gebrek aan beter; zolang dit gebrek voortduurt zullen wij ons ermee behelpen en het aanwezige materiaal te verfijnen, o.a. door:

• aanbrengen van differentiaties

• ontwikkelen van bijpassend leerlingenpracticum

• ontwikkelen van hulpmateriaal (Scrambling-books, etc.)

• het inbouwen van controle-tests.

De leerlingen krijgen de zaak concreter voor zich, beschikken over ruime oefenstof. Een en ander is voor de meesten een verbetering, vergeleken bij wat het was. Het blijkt, dat goede leerlingen de stof geheel zelfstandig kunnen verwerken. Er wordt minder “frontaal”, gedoceerd, meer individueel begeleid.

Mastery Learning (S.G. Van Oldenbarnevelt, Rotterdam)¶

1. Karakteristiek van het materiaal

Het materiaal moet “differentiatie binnen klasseverband” mogelijk maken volgens de methode “strategy for mastery learning”. Bij deze methode wordt gedifferentieerd naar doelstelling: alle leerlingen moeten het als “basisstof” gedefinieerde deel van de leerstof volledig beheersen; slechts bij een deel van de leerlingen worden doelstellingen m.b.t. “extra stof” gerealiseerd. Om deze doelstellingen-differentiatie mogelijk te maken wordt iedere leerstofeenheid (waarvan er ongeveer zes in een jaar zijn) op de volgende manier behandeld:

Het materiaal dat we ontwikkelen moet een dergelijke behandeling mogelijk maken door de leerstof te structureren (in basisstof en extra stof), door diagnostiese toetsen aan te bieden en door individuele herhalings-, verdiepings- en verbredingsmogelijkheden te, scheppen. 2. Onderwerp en niveau

De volledige leerstof van de $2 e$ klas havo en vwo (volgens de methode “Terreinverkenning in de Natuurkunde” van Auer en Hooymayers) is thans van begeleidend materiaal voorzien. Hierbij komen de volgende onderwerpen aan de orde: uitzetting; temperatuur; elementaire mechanica: snelheid, versnelling, wetten van Newton, wrijving; trillen en slingeren. magnetisme; meten: meetnauwkeurigheid, tabellen en grafieken, massameting, soortelijke massa(-meting), krachtmeting; druk. In het materiaal is tot nu toe geen onderscheid gemaakt tussen havo en vwo. Er wordt rekening mee gehouden dat later zal blijken, dat met name bij de diagnostiese toetsen wel naar stream gedifferentieerd. 3. Relatie tussen_gekocht_en gemaakt materiaal

De methode van Auer en Hooymayers wordt, aangevuld met practicumstencils, gebruikt voor de klassikale behandeling van de basisstof en voor een deel van de herhalingsprogramma’s.

Het zelf gemaakte materiaal bestaat uit: . een “gebruiksaanwijzing” voor mastery learning voor de leerlingen;

• aanvullende (practicum)-instructies voor de basisstof; : diagnostiese toetsen met auto-correctiebladen;

• herhalingsprogrammaatjes;

• programma’s voor het individueel of in kleine groepjes doen van extra stof.

In principe moet er voldoende begeleidend materiaal zijn om de leerlingen vanaf het eind van de klassikale behandeling van de basisstof alleen verder te laten werken. De docent is dan beschikbaar voor de begeleiding van meer individuele ‘probleemgevallen’. 4. Ondersteunende leermiddelen

Voor een aantal onderwerpen uit de basisstof zijn overheadprojectiesheets gemaakt. 5. Werkwijze in de klas

Gedurende de klassikale behandeling van de basisstof werkt iedere docent volgens zijn eigen doceerstijl. Op grond van de diagnostiese toets, ter afsluiting van die eerste fase, mogen de leerlingen zelf beslissen of verdiepen/verbreden. Bij deze keuze krijgen ze enige steun doordat de klas gezamenlijk de score-verdeling even op het bord zet. De extra stof bestaat veelal uit het doen van een practicumopdracht. De uitvoering hiervan wordt binnen bepaalde grenzen vrij gelaten. De docent zal vooral zijn aandacht richten op de herhalings-leerlingen, waarbij meestal individueel begeleid wordt maar in voorkomende gevallen ook wel eens een leerstofonderdeel klassikaal uitgelegd kan worden. De eind-toets -met open vragen- is zodanig samengesteld, dat bij volledige beheersing van de basisstof het cijfer 8 wordt gehaald en dat voor het behalen van een 10 ook de extra stof moet worden beheerst. 6. Ervaringen_t.a.v. de materiaalontwikkeling

Om een gunstige verhouding te krijgen tussen kritiese discussie van het geproduceerde materiaal en productie-efficiëntie is het volgende schema gehanteerd voor het maken van ieder materiaalonderdeel (toets, herhalingsprogrammaatje, etc.):

De werkgroep waarmee we op deze manier het materiaal konstrueren bestaat uit drie natuurkunde-docenten. De andere leden van de natuurkunde-sektie op school gebruiken het materiaal wel, maar gaan pas bij de evaluatie aan het eind van de lopende cursus een grotere rol spelen.

De werkgroepgrootte van drie personen is goed bevallen: zonder dat communicatieproblemen een rol gingen spelen (door te grote groep) is aldus toch een ruime mate van kritiese discussie en ideeën"kruisbestuiving" gewaarborgd.

Het maken van diagnostiese toetsen - in meerkeuze-vorm- vinden we moeilijk. Twijfel aan de mogelijkheden van multiple choice als toetsinstrument voor de evaluatie van ook meer complexe onderwijsdoelen heeft ertoe geleid dat we een eindtoets met open vragen hanteren. Bij de evaluatie van de diagnostiese toets stuitten we op de moeilijkheid dat de meeste toetsevaluatie-instrumenten zijn ontwikkeld voor selectieve toetsen. 7. Ervaringen_in deklas

Dit jaar wordt het materiaal voor het eerst vanaf het begin van de cursus gebruikt. Vorig jaar is aan het eind van de cursus één leseenheid volgens deze methode gegeven. De ervaringen zijn dientengevolge nog weinig uitgesproken. De leerlingen blijken zelfstandig werken erg leuk te vinden. Onze voorlopige, voorzichtige indruk is dat ook de prestaties beter zijn; in die zin, dat meer leerlingen de door noodzakelijk geachte basisstof beheersen, terwijl de snellere leerlingen daar niet onder “geleden” hebben. Wel is gebleken dat dit materiaal zijn bruikbaarheid verliest als de klassen te heterogeen worden. 8. contactadres

De werkgroep bestaat uit ondergetekenden en is bereikbaar op het volgende adres: “Werkgroep Mastery Learning” p/a Ir. R.A.B. Faber S.G. Van Oldenbarnevelt

Afrikaanderplein 40b Rotterdam.

Wiebe Bijker Ron Faber Koos Kortland.

Handleiding voor Natuurkunde (Zwaan) instructies voor studenten.¶

Werkwijze studie natuurkunde $P A-1$ en -2¶

Principe: a) uitgaande van bekende voorwerpen uit het dagelijks leven via onderzoek komen tot een kennisname van de daarin toegepaste onderdelen en principes. b) door een zich afvragen waarom juist deze onderdelen zijn toegepast, te komen tot een studie van die deelgebieden uit de natuurkunde waarop de konstruktie en toepassing van deze onderdelen zijn gebaseerd.

Realisatie:

1. Uit een aantal mogelijke onderwerpen kiezen de stud. PA-1 (resp. PA-2) in de loop van de halfjaarlijkse cursus 2 x (resp. 1 x ) een studieonderwerp. (Voor PA-2 wordt na deze studie als tweede opdracht de studie vereist voor een af te nemen tentamen: ZIE LEERPLAN NATK!) 1.1. het aantal mogelijke onderwerpen wordt mede bepaald door de hanteerbaarheid van het voorwerp, de technische gekompliceerdheid en de steun die vanuit het aanwezige practicum, bij de studie kan worden geboden. Eigen voorstellen van de stud. zijn eveneens welkom, mits uitvoerbaar. 1.2. Van ieder studie-onderwerp in een $z g$. werkmap aanwezig. Deze bevat alle mogelijke vormen van hulp bij de studie van dat onderwerp.

2. Samenhangend met de keuze die gedaan is, vormen de stud.: werkgroepen van max. 4 studenten. 2.1. willen meer studenten het betreffende onderwerp bestuderen en is dit kwa practicum uitvoerbaar, dan kunnen parallel groepen worden gevormd, die echter zelfstandig blijven werken.

3. Na 1. en 2. is de eerste taak van de groep de docent schriftelijk te informeren over onderwerpkeuze en groepsamenstelling, waarna de groep overgaat, aan de hand van de werkmap, tot een zo goed mogelijk onderzoeken van het onderwerp en de opbouw hiervan.

4. In overleg met de docent kunnen door de groep, mede aan de hand van de werkmap detail-studie gebieden worden afgesproken. 4.1. de groep zelf bepaalt hoe meerdere detail-studie gebieden over de deelnemende studenten worden verdeeld. 4.2. in 1 groep dienen echter wel alle studenten van de resultaten van het volledige onderzoek op de hoogte te zijn. 4.3. de docent verleent handreiking bij het zoeken naar literatuurbronnen ter voorkoming van onnodig tijdverlies. 4.4. in eerste instantie dient hiervoor geraadpleegd te worden de door de studenten aangeschafte “Handleiding natuurkunde t.b.v. de PA” verkrijgbaar bij de amanuensis. Deze handleiding voorziet in de studie natuurkunde voor PA 1,2 en 3 en ook later in de onderwijzerspraktijk. Aanvullingsbladen die in de loop van de cursus verschijnen worden gratis ter beschikking gesteld.

5. Tijdens het verloop van de studie is het noodzakelijk, dat er een frekwent contact is tussen de groep en de docent. Enerzijds om gerezen studie-problemen direct te kunnen opvangen, anderzijds om te diepgaande of te oppervlakkige behandeling van de studie te voorkomen. Ook problemen inzake de team-spirit kunnen tijdig worden besproken en verholpen.

6. Als de studie is afgerond maakt de groep een goed verzorgd studieverslag. Dit dient tijdig vóor de af te spreken datum te worden ingeleverd. Het geeft een overzicht van alle bevindingen, literatuur, uitgevoerde proeven etc. 6.1. dit verslag uit te voeren, liefst getypt (met doorslagen, dus niet gestencild!) in 1 exemplaar per groepsdeelnemer en 1 exemplaar voor docent. Dit werk (maken verslag) ook weer over de groep te verdelen. 6.2. is het studieverslag ingeleverd dan beoordeelt de docent dit met een cijfer. Dit cijfer geldt individueel voor alle studenten van de groep. Zie echter 9.1.! 6.3. gezien 6.2. kan de groep, mits tijdig, desgewenst haar verslag reeds in een nog niet definitieve vorm met de docent doorspreken. Deze kan voor de definitieve afronding richtlijnen geven.

Betreffende het leerschoolwerk: 7. In de daarvoor bestemde weken dienen alle studenten natuurkundelessen te geven op de basisschool (b.s.). In één half jaar tenminste 4 lessen. 7.1. hoewel niet verplicht blijkt het vaak zinvol als stof voor de b.s. het zelf door de groep behandelde onderwerp als uitgangspunt te kiezen. 7.2. mocht deze stof zich hiervoor niet lenen (overleggen met docent) dan kan gewerkt worden met lessen uit de handleiding, liefst met eigen inbreng of met geheel eigen lessen (zie ook handleiding: les-elementen). 8. Nadat de b.s.-les gegeven is dient de student een beoordelingsverslag hiervan in te leveren bij de docent (vensterbank lokaal 10). Deze draagt er zorg voor dat het verslag weer naar de studenten retour gaat (via klasse-kastje in de hal).

Algemeen:

9. Alle studies, proeven etc. behorende tot het bovengenoemde, dienen in principe te worden uitgevoerd in lokaal. 10 of 11 op de daarvoor bestemde rooster-uren. Op deze uren worden alle studenten geacht aanwezig te zijn behoudens correcte afmelding bij de docent (in speciale gevallen) of bij de administratie. 9.1. studenten die buiten deze regeling afwezig zijn, worden als absent beschouwd. Zij worden genoteerd. Studenten die - ter beoordeiing van de docent - teveel afwezig zijn geweest, hebben geen deel aan het groeps-cijfer doch zullen separaat een mondeling tentamen bij de docent moeten afleggen. Hetzelfde geldt indien een groep niet vóórde afgesproken datum het studie-verslag heeft ingeleverd. 9.2. het zelfstandig uitvoeren van studieproeven etc. in lokaal 10/11 is toegestaan ook buiten de normale roosteruren, mits het lokaal niet bezet is en na melding bij de amanuensis. De groep zelf is verantwoordelijk voor een correcte gang van zaken.

10. Mochten gebreken aan apparaten zich voordoen dan is het van algemeen belang deze zo snel mogelijk te melden bij docent of amanuensis, opdat door snelle reparatie tijdverlies voor andere studenten kan worden voorkomen.

11. Mocht het voor het geven van lessen op de basisschool zinvol zijn apparaat van de P.A. mee te nemen, dan is deze mogelijkheid niet uitgesloten. Doch uitlenen geschiedt uitsluitend via de amanuensis, die hiervan administratie hiervan administratie voert. De genoteerde student blijft verantwoordelijk voor het geleende! Men gelieve hieraan te denken als men de apparatuur aan collega’s doorgeeft!!

Hoe kom ik tot een lessenserie????¶

Deze vraag zal menig student zich wel eens hebben gesteld. Het navolgende beoogt daarbij enige morele en geestelijke steun te geven. Spontaan tijdens het piekeren over natuurkunde-didactiek belooft deze methode een veel grotere reikwijdte te hebben, dan oorspronkelijk in de bedoeling lag. Zo zijn daar zeker ook mogelijkheden voor andere vakken en ook voor vele samenwerkingsvormen tussen studenten, studenten en docenten en docenten onderling. Om het een naam te geven heb ik het de “brainstorm”-methode gedoopt. Eerst zal een overzicht worden gegeven van de verschillende fasen waarin het proces verloopt en daarna zal een voorbeeld tonen, hoe recent in een PA-2 klas e.e.a. vorm kreeg. Hopenlijk bereikt deze wijze van publicatie vele belangstellenden. Deskundig kommentaar is dan ook van harte welkom. fase 1. keuze van het thema (onderwerp) 2. brainstormen over het thema; hierbij schrijven wij - recht voor zijn raap - alles op wat ons en anderen i.v.m. het onderwerp te binnen schiet. 3. structuur aanbrengen; herschrijven. Dit is de moeilijkste fase, daar hierbij inzicht en fantasie belangrijk zijn. 4. hoofdlijnen lessenserie + uitwaaieren naar andere vakgebieden. 5. uitwerken van de lessen. Hierbij duidelijk 2 aspecten beschouwen: het rationele (ordening, kennis) het emotionele (expressie).

Bij het praktiseren noemde een PA-2 klas als thema: Het weer 2. brainstormen: dit leverde op: wind/wolken/regen/zon/hagel/sneeuw/ gladheid/storm/mist/dikke jas/ijs/onweer/vakantie/ jaargetijden/KNMI/weerballon/barometer/vochtigheid/ thermometer. 3. structuur aanbrengen: bij het maken van kombinaties bleken we eigenlijk onbewust te rangschikken naar jaargetijden. Dit als hoofdlijn nemende voor 4 . kwamen we tot: a. jaargetijden. Waardoor? (schuine stand aardas, aarde om zon) Oude namen van maanden: louwmaand, wijnmaand, sprokkelmaand etc. Verband dus: maanden en werkzaamheden (vroeger en nu). (Geschiedenis: vroeger sterk afhankelijk, nu veel minder: waarom?). b. lente, voorjaar: wind/wolken/regen/zon natuurkundige aspecten, bio-aspecten: ontluiken natuur, planten/dieren. c. zomer: zon/vakantie/onweer alg. aardrijkskunde, rekenen: folders halen bij reisbureaus. Waar ligt Griekenland, waar ligt Rhodos. Wat kost een vliegreis voor vader, moeder en 2 kinderen voor 14 dagen? Hoe lang duurt de vliegreis? etc. d. herfst: storm/mist: natk. maar ook: gevaar op de weg, op zee, radar. e. winter: hagel/sneeuw/ijs/gladheid/dikke jas.

Dikke jas: kleding, vroeger, nu. Van dierenvel tot jacquet; sneeuw/ijs: gletsjers Zwitserland. Eeuwige i.js, polen. f. KNMI: wat, waar, hoe? Wat doen ze allemaal? weerballon (waarom?), weerkaartje (krant, TV. uitknippen betekenis der symbolen, wat zijn de fronten etc.) luchtdruk, barometer/thermometer/vochtigheid.

Het bovenstaande is in hoofdzaak rationeel.

Emotionele kanten: muziek: Die Jahreszeiten. Kleuren: welke kleur kies je bij welk seizoen? (sommige kinderen kiezen zwart bij: zomer!! Navragen waarom!) Tekenen: eigen plaatjes laten tekenen en sorteren bij de seizoenen (ook voor de laagste klassen, kleuters!)

U ziet welke mogelijkheden naar voren komen. Terwijl u het overleest komen er beslist nog vele meer. De “uitwaaiering” naar andere vakken kunt u in de lessen verwerken ofwel verwerken in lessen die in eenzelfde periode worden gegeven. Door u of door een collega. Ook tussen onderwijzers onderling kunnen hierover afspraken worden gemaakt. Gaat u de lessen verder uitwerken dan zijn er nog legio mogelijkheden qua didactiese werkvormen etc. etc. Gebruik dokumentatie.

practicumboeken (Masschelein)¶

1. Uiterlijke_kenmerken

In dit boek worden een vijftigtal proeven gebracht bestemd voor leerlingen die natuurkundeonderwijs volgen op de bovenbouw havo/vwo. De proeven zijn gerangschikt rond een aantal kernonderwerpen: mechanica, gassen en dampen, golven en trillingen, elektriciteit en magnetisme en moderne fysika. Alle proeven zijn gedurende enkele jaren “beproefd” in het natuurkundepracticum aan de Philips van Horne Scholengemeenschap in Weert. 2. Eilosofie van een leerlingpracticum bovenbouw

Verschillende ideeën en inzichten liggen ten grondslag aan de vormgeving en inhoud van het practicumboek. Vooreerst bestaat er nogal wat onderling verschil tussen leerlingen die in het voortgezet onderwijs natuurkunde volgen. Er bestaat een verschil tussen havo en vwo, er bestaat vaak een niveauverschil tussen leerlingen in hetzelfde schooltype, er bestaat verschil tussen de mavo/havo-instroom-leerlingen, en de eigen leerlingen: de eerste groep heeft vaak - en jammer genoeg - nooit praktisch gewerkt aan natuurkunde in de onderbouw. Om deze verschillen op te vangen hebben we een aantal reeksen proeven gemaakt: a. repetitieproeven

Deze proeven hebben de bedoeling stukken leerstof uit de onderbouw via het practicum te herhalen. Minder goede leerlingen, en instroomleerlingen kunnen op deze manier een zekere achterstand in de leerstof wegwerken. b. standaardproeven

In deze proeven wordt een wet, een verband tussen grootheden die in de theorielessen aan bod gekomen is, in het practicum nagemeten. Deze proeven hebben de bedoeling vertrouwd te maken met het hanteren van de begrippen. c. inzichtsproeven

Dit zijn proeven die het niveau van het technisch louter nameten overstijgen: in deze proeven moet de leerling zijn eigen inzichten kunnen hanteren, verbanden leggen tussen verschillende leerstofgedeelten, enz. d. Tenslotte hebben we een reeks proeven ingelast waarvan het onderwerp buiten de strikte leerstofomschrijving valt. In dit soort proeven kunnen betere leerlingen kennismaken met onbekende verschijnselen, waaraan ze naar eigen inzicht eventueel verder onderzoek kunnen doen. De eigen ervaring heeft geleerd dat betere leerlingen deze mogelijkheid inderdaad op prijs stellen.

We hebben bewust vermeden het practicumboek te schrijven als een soort ‘kookboek’ waarin de leerling van naaldje tot draadje kan lezen wat er precies te doen valt. De beschrijving van de proef en de daarbijbehorende apparatuur is zo kort mogelijk gehouden. Door het stellen van vragen in de tekst proberen we én de nieuwsgierigheid van de leerling voortdurend te prikkelen, én de leerling voortdurend te confronteren met de fysische achtergrond van de proef. Om dezelfde reden hebben we bij elke proef een groot aantal opdrachten (en zelfs huiswerk) opgenomen. De eigen ervaring heeft ons geleerd dat hierdoor een onderwijsrende- ment kan bereikt worden dat ver boven dat van theorielessen uitstijgt.

Een natuurkundepracticum eist heel wat instrumentarium. Om deze reden vonden we het beslist noodzakelijk om een lerarenhandleiding naast de leerlingen-tekst te laten verschijnen. In de lerarenhandleiding wordt naast aandacht voor methodiek en organisatie van het bovenbouwpracticum dan ook een belangrijke plaats ingeruimd voor de instrumenten die voor elke proef nodig zijn. Bij elke proef wordt daarom apparatuur (en leverancier) aangeduid die voor de proef optimal is.

Leerlingenproeven (Trajectumcollege, Utrecht)¶

Aanvulling op de voorinformatie (zie 2.1.P). De leerlingen kunnen vrij kiezen uit de beschikbare proeven. De proeven zijn elk met punten gewaardeerd, afhankelijk van de bewerkelijkheid en de moeilijkheidsgraad. De leerlingen moeten in een jaar een vooraf vastgesteld aantal punten behalen. Er wordt eenmaal per week aan het practicum gewerkt. In de eindexamenklassen wordt een gesprek over de uitgevoerde proeven gevoerd en wordt een cijfer vastgesteld dat voor een kwart het schoolonderzoekcijfer bepaalt.

projectonderwijs en natuurkunde (Kath. Gelders Lyceum, Arnhem en Maaslandcollege, Oss)¶

Korte uiteenzetting over de doelstellingen en vervolgens over de werkwijze bij ons projectonderwijs.

Achtergrond van_onze groep Wij maken deel uit van een vakgroep natuurwetenschappen te Nijmegen (hoofdzakelijk leraren voortgezet onderwijs), waarvan ook leraren biologie en scheikunde lid zijn, onder andere met het doel elkaar te helpen bij het opzetten van projectonderwijs. Deze groep bestaat ongeveer drie jaar. De samenwerking binnen deze groep wordt door ons als zeer stimulerend ervaren bij het evalueren en vernieuwen van onze lespraktijk.

Doelstellingen van de vakgroep en hun achtergrond Om u een indruk te geven van onze motieven volgen op de volgende bladzijde een aantal doelstellingen van ons projectonderwijs. Deze worden in onze projecten uiteraard niet zo schematisch gehanteerd en slechts bij benadering of gedeeltelijk geraliseerd. Deze doelstellingen vormen wel het uitgangspunt van waaruit wij werken en komen voor een gedeelte voort uit onze onvrede met de normale lessen die we geven. We proberen om datgene, wat in de normale lessen ontbreekt of zelfs wordt verhinderd, via projectonderwijs toch in te brengen.

Wat daarbij steeds terugkeert is een poging de leerlingen de samenhang tussen de vakken onderling en tussen kennis en maatschappelijke belangen te laten ontdekken, en dat vooral via groepswerk en eigen initiatief. Hiervoor hebben we twee redenen:

• enerzijds om de leerling een situatie te bieden waarin zijn persoonlijk en zijn sociale vermogens uitgedaagd worden

• anderzijds, vanuit de overtuiging, dat werkelijk inzicht voornamelijk wordt opgedaan als ze vanuit de eigen belangstelling zelf op zoek gaan en dan vooral in aanraking komen met mensen buiten de school.

Dit alles heeft ons gebracht op de vorm van het projectonderwijs, omdat die eigenlijk heel logisch op bovenstaande motieven aansluit.

projectonderwijs

Ons doel Met het projectonderwijs in de natuurkunde willen we:

• de scheidsmuur tussen school en samenleving proberen te doorbreken

• de leerlingen eigen onderzoek laten doen

• de klassikale konkurrentie en de vakkenscheiding proberen te doorbreken

• de leerlingen confronteren met: = de rol van de natuurwetenschap in het dagelijks leven = natuurkunde en maatschappelijke belangen = deskundigheid tegenover zijn maatschappelijke achtergrond. De leraar is veel meer begeleider dan deskundig leider. Het leerproces zelf is zeker zo belangrijk als het resultaat, zowel voor leerling als leraar.

Werkwijze $\bar{E} e \bar{n}$ project start met de keuze van een thema, waarbij de leraar de doorslaggevende rol speelt. Hij bepaalt onder meer de globale duur van het project.

Hierna wordt een groepsindeling gemaakt en door elke groep een onderwerp binnen het thema gekozen. In deze eerste fase komen ook een aantal orienterende vragen aan de orde, zoals:

• wat willen we van het onderwerp weten?

• hoe komen we aan de benodigde kennis?

• hoe presenteren we onze bevindingen aan anderen?

• hoe gaan we de beschikbare tijd indelen?

Vervolgens wordt door de verschillende groepjes de benodigde informatie verzamela. Hierbij kan (1) worden geput uit kant-en-klare informatie uit boeken en folders, en kan (2) kennis zelf worden vergaard door: - vraaggesprekken

• enkètes

• ekskursies

• het opzetten van een eigen onderzoekje. Wij geven de voorkeur aan deze $2 e$ methode van informatie verzamelen, omdat hierbij de eigen ontwikkeling van de leerling veel meer aan bod komt en ze veel duidelijker geconfronteerd worden met belangentegenstellingen.

In de laatste fase wordt verslag gedaan aan anderen en wordt de projectervaring met de gehele groep geëvalueerd. Hierbij kan worden gedacht aan het maken van verslagen (is echter tijdrovend en wordt vaak een doel op zich), groepsdiscussies, simulatiespel, een forumavond met deskundigen (hierbij wordt een veel grotere groep bereikt en worden belangentegenstellingen verder uitgediept), een muurkrant, een schoolkrant, een tentoonstelling.

Enkele projectthema’s en mogelijkheden_voor samenwerking_met andere vakken Energie (met Nederlands, Scheikunde, Aardrijkskunde, Maatschappijleer) Voedsel (met Biologie, Scheikunde, Aardrijkskunde) communicatie (met Matschappijleer, Biologie, Nederlands) Gas, water, elektriciteit (met Biologie, Aardrijkskunde) Milieu (met Biologie, Scheikunde, Maatschappijleer) Mogelijkheden en moeilijkheden bij projectonderwijs op school Praktische moeilijkheden zijn natuurlijk talrijk: omdat de groepjes leerlingen nogal vrijgelaten worden in hun keuze van onderwerp en manier van informatie verzamelen, is het voor de leraar al meteen lastig om over iedere groep goed overzicht te hebben. De enthousiaste leerlingen blijken allerlei onverwachte plannen te willen uitvoeren (opbellen naar de minister bijv.). Op dat uur blijkt juist de bibliotheek gesloten te zijn, een groepje leerlingen oordeelt dat ze een straatenkète moeten houden, of wil op bezoek bij het energiebedrijf. Kortom, tijd en ruimte blijken te beperkt te zijn. Soms tonen schoolleiding en/of collega’s irritatie over het schijnbaar gebrek aan controle. Ook wekt irritatie het feit, dat het moeilijk zal zijn, en volgens ons zelfs ongewenst om individuele beoordeling van de resultaten te geven. Veel argumentatie over opzet en werkwijze blijkt nodig. Ook zal het duidelijk zijn, dat in het huidige schoolsysteem een project nooit de hoofdmoot van het onderwijs kan vormen. Wel merken wij steeds weer dat de andere werkwijze doorwerkt in de “gewone” lessen. De projecten duurden bij ons minimaal 8, maximaal ca. 15 lessen, en zijn met allerlei klassen gedaan, van 2 havo tot 6 vwo op 4 verschillende scholen. Kortom: de andere opzet kost nogal wat ekstra energie en geeft ekstra problemen. Blokuren bijvoorbeeld, zijn gewenst. Op sommige scholen wordt hiermee al rekening gehouden. Samenwerking tussen de vakken is eigenlijk ook gewenst. Verschillen met andere_opvattingen over projectonderwijs

Uit het voorgaande is hopelijk duidelijk geworden, dat het onze bedoeling niet is om de leerstof in een modern jasje aan de leerlingen aan te bieden. $\overline{W i j}$ vinden het integendeel van groot belang dat de leerlingen eens een keer eigen leerstof en werkwijze zelf kunnen kiezen. De leraar geeft alleen beperkingen door de (ruime) themakeuze en tijdsduur. Daarbinnen wordt de leerlingen zoveel mogelijk vrijheid gelaten. De door sommige collega’s geuite verwachting dat leerlingen wel misbruik van deze vrijheid zullen maken, blijkt praktisch nooit uit te komen.

Vragenlijst voor_het_evalueren_van_projecten

$\bar{B} i \bar{j}$ het evalueren van onze projecten maken we gebruik van onderstande vragenlijst. Het doorlezen van deze vragenlijst geeft waarschijnlijk een reëler beeld van wat zich tijdens een project kan afspelen. Voor ons heeft deze vragenlijst als functie om kritisch te blijven staan tegenover onze eigen activiteiten. I. Korte situatieschets plus chronologisch verslag. Wat voor klas, welk(e) vak(ken), aantal leerlingen, aantal begeleiders, aantal uren per week, samenwerking met andere vakken, heeft klas al eerder in projectvorm gewerkt. II. Bij de volgende vragen wordt uiteraard steeds een goede motivatie bij elk antwoord verwacht. a. Hoe ben je aan het thema voor het project gekomen? Praat je met de leerlingen waarom je een project gaat doen? b. Is ex vooraf in en met de klas een discussie geweest over wat de doelstellingen van het project zijn? Waar werd naar toegewerkt? c. Hoe werden de groepen geformeerd? d. In welke fase is dat gebeurd? Hoe groot waren de groepen? Hoe was de samenstelling (jongens/meisjes)? e. Had elke groep één thema of werd er met de hele klas aan één thema gewerkt? Waarom? Hoe zijn de groepen aan hun thema gekomen? $f$. Is er over de onderwerpen vooraf in de klas lesgegeven? g. Heb je jezelf van te voren verdiept in het onderwerp, om in te kunnen springen wanneer dat nodig is? Hoe heb je dat gedaan? $h$. Hoe zijn de leerlingen aan informatie over de onderwerpen gekomen? (via lesboeken, andere boeken, folders, kranteknipsels, brieven, interviews, films, jezelf of andere begeleiders, akskursies, anderszins). i. Was het materiaal (de informatie) bruikbaar? Wat hebben de leerlingen er mee gedaan? j. Op welke wijze hebben de groepen gewerkt en gefunctioneerd? (groepsprocessen, wisseling van samenstelling van de groepen). k. Was er sprake van samenwerking tussen de verschillende groepen? Wist men van elkaar wat men deed? Had men interesse voor elkaars werk of was er alleen maar zakelijke samenwerking?

1. Welke positie nam je zelf t.o.v. de groepen en de groepsprocessen? m. Zijn er klassediscussies geweest over de voortgang van het project? Gebeurde dit spontaan of opgelegd? $n$. Hoe hebben de leerlingen hun ervaringen, gegevens, enz. aan elkaar gepresenteerd? (bv. via plakkaten, verslagen, tekeningen, groeps- gesprekken, geluidsbandjes) Is er een soort boekwerk gemaakt? o. Is er in de klas gediscussieerd over de beoordeling van het project? Wilde de leerlingen cijfers, een uitspraak over verschil in inzet? p. Is er met de klas geëvalueerd?

Is daarbij een vragenlijst gebruikt? Hoe verliep de samenwerking met andere leraren? (overleg vooraf, evaluatie, bijwonen elkaars lessen). q. Zijn er discussies geweest over maatschappelijke conflictpunten? Zo ja, kies je hierin zelf partij? Heb je geprobeerd ze aan te zwengelen? Leende het onderwerp zich daarvoor? Eioe reageerden de leerlingen daarop? $r$. Is de schoolsituatie onderdeel van discussie geworden? s. Zie je verschil in betrokkenheid van de leerlingen onderling bij de problemen van $q$ en $r$ ? Is er een verandering opgetreden in de houding van de leerlingen t.o.v. deze problematiek tijdens het project?

Is er verandering gekomen in de situatie in de klas t.o.v. jouw manier van lesgeven en jouw relatie tot de leerlingen? $t$. Is er een vervolg van het project geweest? (bijv, via stencils, schoolblad, tentoonstelling, naar de ouders toe, forumdiscussie). u. Was er een mogelijkheid voor geïnteresseerde leerlingen om op een andere manier door te gaan? (bijv. een werkgroep op school). v. Zijn er reacties gekomen van andere leraren, andere leerlingen, de schoolleiding, ouders, geinterviewden, bedrijven waar men op bezoek geweest is e.d. w. Hoe zat het met de faciliteiten op school?

Gebruik telefoon, stencillen, roosterwensen, financiële vergoedingen voor ekskursies, toestemming voor ekskursies, eigen lokaal, mensen van buiten de school in de klas halen (sprekers, extra begeleiders). $x$. Wat is het samenvattend oordeel van de begeleiders? Wat is er van de doelstellingen terecht gekomen? Eventuele suggesties. y. In hoeverre voldeed deze vragenlijst? III. Overzicht van de gebruikte literatuur en andere hulpmiddelen

Andere manieren, waarmee_wij_proberen dezelfde_doelstellingen te_realiseren

1. “aktualiteit in de klas”

Geef groepjes leerlingen opdracht om in een bepaalde week wat berichten te verzamelen die verband houden met natuurkunde. Hang ze op het prikbord en bespreek ze. 2. huis, tuin en keukennatuurkunde

Sommigen van ons hebben via een oproep in de schoolkrant een verzameling verouderde en/of kapotte huishoudelijke apparatuur verzameld, die gebruikt wordt bij demonstraties en dergelijke. 3. deelname aan het “NASA”-project (“natuurkunde in de samenleving” van de V.U.), dat, zoals bekend nog in voorbereiding is en bedoeld is als een der keuzegroepen in de hoogste klassen vwo. 4. deelname aan een project “kernwapens” van het polemologisch instituut te Groningen, dat bedoeld is voor de middenklassen, en voor samenwerking met bijvoorbeeld geschiedenis of aardrijkskunde.

Op de Woudschotenconferentie is ons gebleken, dat er een flinke groep leraren geïnteresseerd is in wat wij naar voren brachten. Dit resulteerde in een lijst van personen die zich opgaven als geïnteresseerden in projectonderwijs en die op de hoogte wilden blijven van onze activiteiten. Mede door de geografische spreiding lijkt het ons niet zinvol om snel bij elkaar te komen, We hebben wel het plan om op het eind van het schooljaar een bijeenkomst te beleggen, waarop doorgeprat kan worden over de diverse ervaringen op het projectterrein. We zullen deze bijeenkomst aankondigen in het blad van het NVON en Faraday. De personen die zich op de conferentie hebben opgegeven, krijgen binnenkort nadere informatie. Andere belangstellenden kunnen bij de onderstaande contactpersonen terecht.

contactadressen voor meer informatie:

Rien van Domburgh, Stijn Buysstraat 39, Nijmegen, tel. 080-229901 Jan-Willem Lakamp, Daalseweg 215, Nijmegen, tel. 080-226231 Arnoud Pollmann, Weezenhof 80-24, Nijmegen, tel. 080-446897

Literatuur over projectonderwijs projectonderwijs, afleren en aanleren, van Theo Jansen en Anne-Ruth van Kammen, Uitg. Muusses, Purmerend Voedsel op school, van thema tot project, van Onno de Jong e.a. in: Faraday, december 1976 Natuurwetenschappelijk onderwijs in schoolprojecten, Onno de Jong in: Revoluon, november 1976 projectenbank, Wüstelaan 80, Santpoort, tel. 023-377882 Polemologisch Instituut, Rijksstraatweg 76, Haren, (Groningen) project kernwapens.

practicuminstructies (Chr. Lyceum “Dr. W.A. Visser 't Hooft”, Leiden)¶

Van wie: secties natuurkunde van het Chr. Lyceum "Dr. W.A. Visser 't Hooft te Leiden, en van haar dochterscholen Chr. Scholengemeenschap “De Vlietschans” te Leiden en de Chr. Scholengemeenschap Atheneum-Havo te Katwijk (Z.H.).

Voor wie: $\quad$ vwo en havo. Met welk doel: practicum en zonodig uitbreiding en/of verduidelijking van theorie. De opzet was om naast de gebruikte theorieboeken (Drs. F. Jägers - Natuurkunde voor onderbouw en vwo, Drs. J.W. Middelink - Systematische natuurkunde voor bovenbouw havo) een practicum leergang te maken, die enerzijds aansloot bij de gebruikte boeken, anderzijds voldoende flexibel was om een wijziging in de volgorde aan te brengen. De practicuminstructies moesten voor de onderbouw een zodanige vorm hebben dat ze tegelijkertijd konden dienen als verslag van het practicum.

Welk materiaal:Losse stencils, die in een practicumles worden uitgedeeld, en door de leerlingen in een mapje worden bewaard. Voor klas 2 over metingen, krachten, vioeistoffen en gassen (Een 20-tal stencils); voor klas 3 over warmte, elektriciteit en licht ( 25 stencils); voor de bovenbouw 12 proeven over diverse onderwerpen.

contactadres Drs. J. de Kogel Aert van Neslaan 525 Oegstgeest - 2407, tel. 071-156179. School: Chr. Scholengemeenschap Atheneum-Havo Prins Frederikdreef 15 Katwijk, tel. 01718-16342.

Syllabus mechanica en diversen (S.G. Snellius, Amstelveen)¶

Naast de “traditionele” manier van lesgeven en practicum doen, wordt op de S.G. Snellius gewerkt met een keuze-practicum. Hiervan is voornamelijk de werkwijze origineel. De proeven, die gedaan worden zijn meestal overbekend. Het systeem is dan ook te doen met elke methode met een ruim aanbod van proeven, vooral als deze proeven niet al te vast aan een doorlopende tekst gebonden zijn. (Bijvoorbeeld “Door werken tot weten” van Zandstra c.s., “Doen en denken” van Kelder c.s., practica van Breukhoven, proeven van Moderne Natuurkunde zeer goed bruikbaar.) Voor het opzetten van het Snellius-practicum zijn de proeven meer “verzameld” dan programmatisch opgeschreven. Enige ideeën van leraren zijn uitgewerkt tot “eigen” proeven en op multoblaadjes afgedrukt. Soms worden opdrachten pas na gesprekken met leerlingen geformuleerd. Het laatste betekent, dat van sommige proeven nog steeds geen (uniforme) tekst is gemaakt.

De werkwijze komt hier op neer:

• Gedurende de tijd, die normal gereserveerd wordt voor een onderwerp (Elektriciteit en Magnetisme, Licht, Mechanica) is er per week steeōs minimaal één vrije practicumles. (Dus b.v. een half jaar lang elektriciteit, drie maanden licht, enz.) Alle proeven worden als één blok aangeboden door middel van een opdrachtenformulier.

• Bij de proeven en opdrachten worden onderscheiden: beginproeven: kunnen gedaan worden zonder speciale voorkennis vervolgproeven: sluiten aan op voorgaande proeven verplichte proeven: moeten vóór het eind van de periode zeker eens gedaan zijn

• Eisen voor de leerlingen zijn:

• iedereen moet bezig zijn, maar tempo kan men zelf bepalen

• beginnen met willekeurige beginproef (volgorde verder vrij)

• als een proef af is, moet uiterlijk bij het begin van de volgende practicumles een verslag ingeleverd worden. (Verslag: leesbaar opgeschreven aantekeningen zijn voldoende; het verslag (op multoblaadjes) wordt door de leraar gekorrigeerd op fouten. Geen beoordeling van verslag, hoogstens aantekening als stimulatie)

• proeven worden “overhoord” op repetities (zie hieronder)

• na de hele periode moeten minimal 6 proeven af zijn (aanbod van 20 proeven per onderwerp is ruim genoeg: gemiddeld zijn 8 proeven af, recordhouders komen tot 14 proeven)

• Bij elke proef is een groot aantal proefwerkvragen verzonnen. Tijdens de repetities (meestal drie per periode) zijn steeds twee vragen zogenaamde “practicumvragen”. (Omdat de leerlingen verschillende vragen krijgen, zijn de practicumvragen op losse stroken geknipt).

Voordelen van de werkwijze:

• Met weinig materiaal (o.a. demonstratiemateriaal) kan een gevarieerder aanbod van proeven worden gedaan, dan met een practicum, waarbij iedereen dezelfde proef doet.

• Leerlingen leren om zichzelf te (be)helpen. Het is gewoon, dat niet alles voorgekauwd wordt.

• “Ongemerkte” differentiatie naar niveau, tempo en belangsteling mogelijk.

• Het blijkt, dat de leerlingen bij deze werkwijze veel beter gemotiveerd zijn voor, het vak natuurkunde, en ook zelf initiatieven gaan ontwikkelen.

Mogelijke nadelen:

• Methode niet universeel bruikbaar: onderwerpen als “gassen” in de tweede klas lenen zich er niet zo erg voor (proevenaanbod te gering, te weinig variatie)

• Het (gemiddelde) tempo is vaak nogal laag (een leraar, die wil “opschieten”, zou het geduld kunnen verliezen)

• Vrij veel voorbereidingstijd nodig (proeven verzamelen, opdrachten formuleren, proefwerkvragen bedenken, verslagen lezen, enz.).

Overzicht van ontwikkeld materiaal: 2e klas: alleen nog maar een aantal losse proeven (extra) beschikbaar (“traditioneel” practicum met proeven uit het boek en enige “eigen proeven”, zie o.a. proef P 3 over “krachten I”).

3e klas: keuzepracticum voor de onderwerpen elektriciteit en magnetisme (opdrachtenformulier E O) licht (opdrachtenformulier L O). 4e klas: keuzepracticum mechanica in ontwikkeling (bij werkwijze in 4 -vwo zijn de opdrachten uitgebreid met theoretische opdrachten, zoals literatuuronderzoek, problemen oplossen (de ouderwetse vraagstukken), zodat uiteindelijk alle lessen op een enkele college-achtige doceerles na, in de werkwijze geïntegreerd kunnen worden.)

Aanwezig op “Woudschoten”:

• Diaserie : “leerlingen aan het werk bij keuzepracticum elektriciteit”

• Een aantal proefbeschrijvingen

• Eén dokumentatiemap met proefwerkresultaten

• Instrumenten en apparatuur voor een enkele proef (P 3: Krachten I, E 1: Elektrisché circuits, L 15: Kleurfilters) Beschikbaarheid voor belangstellenden: Uit het bovenstaande blijkt, dat wij vooral een werkwijze aanbieden. Die is gratis beschikbaar. Van de proefbeschrijvingen op de tafel mag u een exemplaar meenemen (zolang de voorraad strekt). Voor materiaal, dat niet op de markt aanwezig is, kunt u contact opnemen met P. Wippoo (tel. 020-458940).

DEEL 3: Materiaalvoorbeelden¶

Yuonne uld spek Chr. Mavo De hier

....Nadat we onze mappen hadden mochten we groepjes vormen. Het is erg leuk om in groepjes te werken. Toen we de proeven mochten kiezen hadden we wel een beetje ruzie. De Een wou dit en de ander dat. Er waren erg leuke onderwerpen bij. ..........De proeven waren erg makkelijk, je zou ze zo kunnen invullen, hoewel er toch altijd dingetjes waren die je niet wist. De teksten vind ik wel een beetje kinderachtig geschreven, maar het voordeel daarvan is dat je alles goed begrijpt zonder moeilijke woorden...... .. Met een glimlach lenk ik terug aan de tijd dat we overtuigd van eigen kunnen onze visie gaven op het PLON-materiaal... Van een ding waren we wel zeker, nomelijk dat we gewoon moesten beginnen en dan onderweg proberen de problemen op te lossen. Enfin, Sjaak (de amanuensis) zorgde voor het materiaal. Het kabinet stond bol van de bakjes en kistjes met rollen draad en ijzerstaven. We konden beginnen. Vanaf dat moment heb ik ze bijna alleen nog maar aan het werk gezien. Of ik nu 5 minuten de klas uit was of niet, ze misten me niet, maar zagen me ook niet staan. Voor het opzoeken van een paperclip was ik nog juist goed genoeg. ..... Iijdens een van de PLON-lessen komt een meisje met een staaf ijzer bij me: “Meneer, wat is dat?”. Ik heb eens op mijn hoofd gekrabd en ben toen naar m’n collega gestapt.....

Ik ben bezig met geluid, ik vind dat het interessantste thema wat ik tot NU TOE HEB GEHAD, JE WORDT HELEMAAL aAN JeZelf overgelat.en, en het werken MET DE OSCILLOGRAAF, TOONGENERATOR, MUZIEKLEVEL, DAT PAST ER PRECIES ALLEMAAL BIJ, NA SCHOOLTIJD WERK IK ER SOMS OOK WEL EENS AAN, QM MEER DINGEN te ontdekken, maar als PLON allemaal van zulke thema’s zou hebben vind dk het een goed en geslaigd project.,.,

...Schaduw en lichtbeelden waren de allerleukste werkbladen, omdat we hier eigenlijk niets van afwisten en plotseling zelf een heleboel ontdekten wat we nog niet wisten. Enkele dingen die ik niet zo goed vind zijn: l.a.

De tijd on de proeven te doen is te kort (we kwamen maar met een proef op tijd klaar in de daarvoor te besteden tijd. b.

Als we een proef klaar willen krijgen moeten we onze groep in tweeën verdelen, de proeven onder elkaar verdelen en dan maken. Naderhand zijn alle proeven gedaan en hebben we geen tijd meer om ze samen te bespreken of proeven over te doen die de anderen niet precies snappen. Wij schrijven het dan maar van elkaar over, wat natuurlijk niet de bedoeling is. 2.

Dat je maar 4 van de 8 proeven doet, terwijl je ze wel allemaal moet kennen. Een andere groep vertelt je natuurlijk wel over hun werkbladen, maar dat loopt meestal uit de hand, zodat niet alle dingen duidelijk zijn. Als de werkbladen voor de klas besproken worden, gaat het beter doordat niet iedereen door elkaar praat maar luisterd. Je zou eigenlijk alle 8 de werkbladen moeten kunnen maken. 3.

Je doet je proeven en schrijft ze in je map op, maar je weet niet zeker of het goed is; dus je zou iets fout kunnen leren. Ik vind het leuk dat we:

1. in groepen werken, de éen ontdekt wat en de ander denkt er verder over na en zo kom je tot leuke conclusies

2. soms een bespreking houden met heel de klas

3. niet alles uit boeken hoeven te leren maar zelf de eindconclusies kunnen vinden.

EEN GREEP UIT HET ONTWIKKELDE PLON-MATERIAAL

DE DRUK VAN DE LONGEN

Om te weten hoe groot de druk On te weten hoe groot de druk is die je longen kumn kun je de volgende proef doen. je hebt nodig:

een fles nen kurk met 2 gaten nlazen buisjes

... Opmerkingen als:'t was leuk 't was leerzaam: zijn niet of nawwelijks van waarde voor de toehoorder. Toch spreek ik mijn oordeel over PLON 75/76 uit als: 't was leuk 't was leerzaam......... ......Ik strooi maar wat kreten: groepswerk, open opdrachten, zeer onconventioneel, practicum, yerslaggeving aan de klassen door de groepen, eige. inbreng van de 11 'n aan het practicum, verlost van problemen een cijfer te moeten geven, niet langer natuurkunde geven die uitsluitend anticipeert op het eindexamen..... .... Het gebrek aan zicht op de prestaties van het individu. Hoe onhandig is toch de gemiddelde leerling met gangbaar gereedschap als zaag, boor,teclubrander. Leerlingen die rustig door de practicumtafel heen zagen bij houtverwerking. Oh, dat overkwam U nooit! Zeker weinig gezaagd in uw leven............. .......De interesse bij mijn collega’s. De jalouzie bij de collega’s (en jalouzie is hier een overtrokken woord maar er is geen beter) ...Als ik nu, oct.'76, naar die huidige derde klassen kijk bij practicumbeoefening scheikunde, want dat geef ik ook, dan blijkt mij een enorme vergroting van de zelfstandigheid in aanpak en in kijken naar het experiment....... ...Ik heb in de afgelopen anderhalfjaar geleerd, dat het vaak goed mogelijk is met goed materiaal leerlingen zelf problemen te laten oplossen. Moeilijker is het zelf ontdekken van een probleem. Maar is het probleem er eenmaal dan wordt de oplossing vaak ook wel gevonden. Erg belangrijk zijn voor mij de ervaringen met het groepswerk. Vooral wanneer leerlingen daar eenmaal mee vertrouwd zijn geraakt is het een zeer positieve ervaring te zien hoe zij samen kunnen werken en hoe ze elkaar tot steun zijn. Ook de verslaggeving aan de klas (door leerl.) over gedane experimenten is een waardevol bestanddeel van de lessen geworden...... .........Natuurlijk zijn er momenten waarop je in moet grijpen, omdat een groep dreigt vast te lopen. Mar in het begin deed ik dat te vlug. Nu vragen de leerlingen ook minder vaak wat aan mij. De aanvankelijke indruk (mijn hoofd loopt om, want massa’s leerlingen hebben we wat te vragen) is wel sterk gewijzigd. Het is ook verwonderlijk wat leerlingen aan organisatievermogen kunnen leren. Hun zelfstandigheid is ook hierbij duidelijk toegenomen. Moeite heb ik nog wel met het feit, dat het “geleerde” zo moeilijk afvraagbaar is. De beoordeling van de individuele leerling is daardoor een probleem. Samenvattend: de ervaringen van de afgelopen anderhalf jaar had ik niet graag willen missen. Ik heb er beslist zelf van geleerd. Daarom zal ik me ook zonder bezwaar in de komende anderhalf jaar storten. ....Dat er keuze is, is wel leuk. Mạar aan de verplichte werkbladen is meestal niks aan. Wij vinden dat de leraar meer mee moet werken, want nu kun je dingen verkeerd opvatten. De Tentoonstelling Over Metalen, TDM, is wel een leuk idee, maar er is te weinig tijd voor om te bespreken hoe je de dingen aan moet pakken, daarom denk ik dat het in de soep gaat lopen. De titel van het Werkblad zegt meestal niet veel. Je bent haast nooit zeker en het moet eigenlijk op én of andere manier gecontroleerd worden. Het is goed dat er een amanuensis is, want die kan je assisteren. Er moet ook goed materiaal aanwezig zijn (veren). Je moet ook kunnen lachen. De knütselkaarten zijn leuk, maar je hebt er vaak geen tijd voor......................

Hartelijke groeten, Caro en Marleen

Abstract

.... Sommige werkbladen slaan nergens op, omdat je er niets of niet veel van leert. Je bent er niet zeker van dat je antwoord goed is en dat wordt meestal niet gecontroleerd....... ...... De PLON maakt leuke tekeningen; die tekeningen zijn wel duidelijk. Soms snap je de vragen niet (logisch). De leerlingengids wordt meestal niet gebruikt. De knutselkaarten zijn een beetje overbodig, want daar heb je zowat geen tijd voor. Samenvatting: de PLON is wel goed maar, als ze er iets aan verbeteren zodat je meer leert, is het PLON nog beter......

Dag, Marco+Hans

Het logisch doorzetten van het groepswerk in de cursus werkt op zich net zo min positief of negatief als het consequent hanteren van een andere werkvorm. Een verschil echter ten opzichte van bijvoorbeeld doceerlessen is dat een zich duf voelende klas, of op dat moment niet tot activiteiten geneigde klas, zich niet kan terugtrekken op een “passieve luistersitelling”. De inzet en de activiteitendrang van de groep is veel duidelijker zichtbaar; het werkklimaat en het werktempo is, bij ons in ieder geval, aan grote schormelingen onderhevig. Het hanteren van zulke schonmelingen (door enthousiasmeren en afrenmen?) is voor ons een (nog?) niet opgelost technisch probleem......... ...De Ieraarsrol, of lesstijl zo u wilt, is tot onze verbazing veel minder uniform dan wij bij de voorbereiding van dit schooljaar hadden gedacht. Voor dit schooljaar ontliepen de lesstijlen van ons beiden elkaar niet zoveel - wij gebruikten de leerboekenserie van Auer en Hooymayers - en we namen als vanzelfsprekend aan dat dat ook nu met het PLON-materiaal zo zou zijn. Maar bij de kanalisering van het werktempo van de leerlingen en het bepalen van de diepgang van de leerstof blijkt een groot verschil te ontstaan in werkwijze; één van ons tweeën probeert het zuiver individueel te doen, terwijl de ander het voomamelijk klassikaal probeert vast te leggen. ................... ........Misschien komt dat ondat de leerstof wordt opgebouwd vanuit voor de leerling bekende verschijnselen en streeft naar voor de leerling relevante (of relevant geworden) kennisvermeendering. In de groep wordt elke leerling op de gezamenlijke ‘leerweg’ meegenomen; het controleren of iedereen ook het doel bereikt en het uitstippelen van mogelijke wegen om het alsnog te bereiken is de leraarstaak in de groep. Die relevant gemaakte kennisvermeerdering kan de leerling zich eigen maken in zijn eigen taal. Pas daarna wordt aansluiting gezocht (voor sommigen pas verderop in de cursus). bij de formele taal van het natuurkundeboek van vroeger. Het leergesprek dat wij als leraar voeren met een groep, proberen we te laten beginnen op het taalniveau van de leerling en eindigt alleen op een formeel of abstract niveau als de leerling die stap maakt. Door die werkwijze hebben wij als leraar van zo’n leergesprek vaak evenveel geleerd als de leerling; geleerd hoe je een voor de leerling onjuiste of onlogische denkstap kunt opdelen tot de barrière is geslecht. .......Het ‘iets-geleerd-hebben’ is voor de meeste leerlingen een heel belangrijke zaak. Veel leerlingen hebben het daar op dit moment moeilijk mee, ofwel andat ze hun ‘leerwinst’ duidelijk voor zich willen zien, ofwel omdat ze bang zijn iets verkeerd of maar half geleerd te hebben. Merkwaardigerwijs heeft dat geen enkele invloed, tot op dit moment, op de inzet en het tempo van de leerlingen; ij hebben sterk het gevoel dat die klacht meer voorkont uit een onzekerheid, die door de afwijkende werkvorm wordt versterkt. (Illustratief zijn de leerlingconmentaren) Niet onvermeld mag blijven, dat wij veel plezier beleven aan het lesgebeuren; zowel door de onverwachte problemen als door de onverwachte mogelijkheden. En wat het plezier van de leerlingen betreft, dat is zeker niet minder geworden.

DBK-VU¶

Materiaalvoorbeelden van dit project werden reeds opgenomen in het Woudschoten-verslag van vorig jaar. Belangstellenden worden hierna verwezen. Materiaal kan ook ter lening worden aangevraagd op het contactadres van het project. Een globaal overzicht van stukjes materiaal voor DBK treft men hierbij aan. Naar dit materiaal werd verwezen in het artikel van C.Mulder in 1.7.

INFORMATIE OVER DE NATUURKUNDE LESSEN NA DE introductiePERIODE

Aan de leerlingrn van de tweede klassen.

fig. 1.

WAT JE MOET KUNNEN AAN HET EIND VAN BLOK 1.

10. Je moet weten dat een voorwerp dat stil ligt, niet in beweging komt wanneer er geen kracht op werkt.

11. Je moet weten dat de snelheid van een voorwerp niet verandert, wanneer er geen kracht op werkt.

12. Je moet weten dat door een kracht de grootte en/of de richting van de snetheid van een voorwerp veranderd wordt.

13. Je moet van de proeven en vragen uit P4 kunnen aangeven welke krachten er belangrijk zijn voor de beweging.

14. Je moet weten dat twee krachten in evenwicht zijn, wanneer ze even groot en tegengesteld van richling zijn.

15. Je moet weten dat een voorwerp dat stil ligt, niet in beweging komt -vanneer de krachten op dit voorwerp in evenwicht zijn. e moet weten dat de snelheid van een voorwerp niet verandert, wanleer de krachten op dit voorwerp in evenwicht zijn. e moet in een eenvoudig voorbeeld kunnen berekenen welke krachten er met elkaar in evenwicht zijn.

P4 SNELHEIDSVERANDERINGEN EN HUN OORZAAK.

6. Leg een ijzeren kogeltje vlakbij de pool van een staafmagneet. Wat zie je en hoe komt dat? Doe de proef nog eens maar nu met een grote kogel. Welk verschil merk je op tussen beide proeven?

Wat is hiervan de oorzaak? .......... $\qquad$

T5 EVENWICHTEN EN KRACHTEN. H 2 KRACHTEN, SNELHEIDSVERANDERINGEN EN EVENWICHTEN

We doen de volgende twee zeer eenvoudige proeven: A. Laat een book op je hand rusten. B. Laat het boek vallen.

1. Welke kracht speelt er in beide gevallen een rol?

2. In welk geval is er een evenwicht van krachten ?

3. In welk geval doet de kracht het voorwerp van snetheid veranderen?

WAT JE MOET KUNNEN AAN HET EIND VAN BLOK 2

Gewicht en massa

1. Je moet de eenheid van kracht kennen.

2. Je moet weten hoe sterk één newton is.

3. Je moet weten wat er bedoeld wordt met het gewicht van een voorwerp.

4. Je moet twee voorbeelden kunnen geven, waaraan je kunt zien dat het gewicht van een voorwerp niet altijd gelijk blijft.

5. Je moet kunnen aangeven waarom het begrip massa is ingevoerd.

6. Je moet de eenheid van massa kennen.

7. Je moet kunnen aangeven hoe je de massa van een voorwerp bepaalt met a. een krachtmeter. b. een balans.

Kracht, massa en varsnelling. 8. Je moet weten wat een konstante versn-

Werken met een veer; Tabellen en diagrammen. 16. Je moet weten welke krachten met elkaar in $\varepsilon$

Een bijzondere kracht: de wriivingskracht. 23. Je noet kunnen aanoeven wat de wrijvino ${ }^{-}$

P 1 GEWICHT VAN EEN VOORWERP

Hoe “sterk” is 1 newton?

1. Voel eens wat 1 N is door de krachtmeter uit te rekken tot hij 1 N aanwijst. Moet je erg sterk zijn om een kracht van 1 N te kunnen uitoefenen?

Kun je het met je pink? Kun jij een kracht van 10 N uitoefenen?

3 KRACHT, MASSA EN VERSNELLING

P 2 KRACHT EN MASSA

BIJ BEWEGINGEN

WAT JE MOET KUNNEN AAN HET EIND VAN BLOK 3

Soortelijk gewicht

Dichtheid en soortelijk gewicht

Opwaartse kracht en Archimedes 14. Je moet weten wat opwartse kracht is. 15. Je moet weten hoe je met een krachtvoorwerp kunt bepalen als dat • 16. Je moet de wet van Arrt. 17. Je moet weten ... stof van ... 18. Jo

P 2 DE DICHTHEID VAN EEN STOF

P3 SOORTELIJK GEWICHT

T4 ARCHIMEDES EN DE OPWAARTSE KRACHT

De opwaartse kracht = het gewicht van de verplaatste vloeistof. Berekenen van de opwaartse kracht. Bij het berekenen van de opwaartse kracht zijn belangrijk:

1. het volume van de verplaatste vloeistof.

2. het soortelijk gewicht van de vloeistof.

WAT JE MOET KUNNEN AAN HET EIND VAN BLOK 6

Lucht oefent een kracht uit

1. Je moet twee proeven kennen, waaruit samen blijkt dat lucht naar alle kanten een kracht uitoefent.

2. Je moet met het gasmodel kunnen verklaren, dat lucht naar alle kanten een kracht uitoefent.

Kracht, opperviakte en druk 3. Je moet twee proeven kennen, waaruit blijkt dat als je lucht samenperst, niet alleen de kracht waarmee je dat doet belangrijk is, maar ook het nonervlak waaron dio kranh ...mule. BLOK 6

P 2 DE RELATIE TUSSEN KRACHT EN OPPERVLAKTE; DRUK

5. J wordt.

6. a. Als je een gas in twee verbonden injektiespuiten in evenwicht wilt hnuiden. moet je weten dat de zuiners dan een even grote druk m- H 1 DE RELATIE TUSSEN KRACHT EN OPPERVLAKTE ${ }_{i}$ DRUK

Hei meten van de luchtdruk 7. Van de proeven van Berti en Torricelli moet je: a. de juiste opstelling kunnen herkennen. b. weten dat je de luchidruk meet door de stijghoogte van de vloeistof te meten. c. $P_{3}$ to stigghoogte niet afhangt van de doorsnede van de buis. . P 3 HET METEM Torricelli kwik gebruikte in plaats van water. ETEN VAN DE a. van het kwik bij de ni-. DE LUCHTDRUK eenheden uit een tabel kunnen aflezen.

EVENWICHT

KRACHT Blok 2

Blok 3 SOORTELIJK GEWICHT GEWICHT OPWAARTSE ARCHIMEDES KRACHT

Blok 4+5 BIJ EIGENSCHAPPEN

Blok 6

MAVO-project¶

w10 WARMTE - STROMEND WARM WATER

Wat_jenodig_hebt: een ‘kookraam’ of glazen buis (ongeveer 45 cm ) doorzichtig slang, $\emptyset 7 \mathrm{~mm}$ T-stuk van glas trechter kaliumpermanganaat of zaagsel brander of kaars Opstelling :

Wat_je moet_weten:

• wees voorzichtig, je werkt met glas

• glasslang verbindingen kun je het beste eerst met wat glycerine insmeren

• haal na afloop de verbindingen weer los

• op het vrije uiteinde van het T-stuk plaats je de trechter

• zorg er voor, dat geen luchtbellen in je buizen blijven; maak bij het vullen met water de lange slang los, zodat de lucht kan ontsnappen.

Uitvoering : plaats de brander of kaars onder de buis (zie opstelling en doe in de opening een of twee korrels kleurstof (of zaagsel)

Noteer je waarnemingen; maak er een tekening bij. w11 WARMTE - WARMTETRANSPORT-STROMING

Wat je nodig hebt: reageerbuis brander zaagsel of aluminiumpoeder + zwakke oplossing van dreft Opstelling :

Uitvoering : Verwarm, als het zaagsel of het aluminiumpoeder tot
    rust is gekomen, de reageerbuis enigszins door de
    onderkant in je hand te houden of even in de vlam van
    de brander.

Teken de beweging van. de deeltjes; geef duidelijk aan welke baan ze volgen. w12 WARMTE = STROMEND WARM WATER

Wat_je nodig_hebt : brander 3-poot + gaasje groot bekerglas met water kleurstof (kaliumpermanganaat) Opstelling

Uitvoering : Zet het bekerglas iets uit het midden op de 3-poot. Steek de brander aan en zet hem op de getekende plaats. Laat nu een kristalletje kaliumpermanganaat in het glas vallen.

Teken de stroming van de kleurstof. w13 WARMTE - STROMING_IN EEN VLOEISTOF

Wat je nodig hebt : groot bekerglas met koud water erlenmeyer met een stop met twee gaten kleurstof

Opstelling

Uitvoering : Vul de erlenmeyer met gekleurd heet water en plats het geheel in het met koud water gevulde bekerglas.

Waarneming ? w14 WARMTE - STROMING IN EEN VLOEISTOF

Wat_je_nodig_hebt: 2 cilinderglazen kartonnetje kleurstof

Opstelling :

1

2

Wat je moet weten: warm water heeft een kleinere soortelijke massa dan koud water.

Uitvoering : 1. Vul Eén glas met heet water en het andere met gekleurd koud water. Leg het kartonnetje over het glas met koud water en zet dit omgekeerd op de andere cilinder. Trek nu sne $l$ het kartonnetje weg.

Noteer je waarneming. 2. Herhaal deze proef, maar nu met gekleurd heet water in de bovenste en koud water in de onderste cilinder.

^[1]

Ioniserende stralen¶

VERKBLAD RADIOactieFVERVAL VAN 220 Rn (meting met behulp van een $x$-t-schrijver)

Doel¶

Bepaling van de halveringstijd van radongas ${ }^{220} \mathrm{Rn}$.

Opstelling¶

De opstelling bestaat uit een ionisatiekamer, waarin radongas uit het plastic flesje gebracht wordt. Het radon, een vervalproduct van het ${ }^{232}$ I’h, ioniseert de lucht in de ionisatiekamer. De gevormde lading wordt als een stroom via een meetversterker door een $x$-t-schrijver weergegeven. Het preparaat is Thorium-232 (1 $\mu \mathrm{Ci}$ ).

Metingen¶

1. Zet de meetversterker op 0 .

2. Voorzie de $x$-t-schrijver van een vel mm-papier op de volgende manier. Kantel met éen hand de schrijver naar achteren en schuif het papier met de lange zijde tegen de zwarte geleidingsstrip in de vrijkomende opening. Doe dit $z o$, dat er aan de voorzijde van het apparaat nog net een rand papier uitsteekt om de pen op te plaatsen.

3. Plats de pen met de handel, rechts vooraan, op het papier.

4. Regel met de knop ‘Set Zero’ de pen, zo, dat deze op een dikke lijn vlak onder de pijl komt te staan.

5. Zet de knop ‘Chart Speed’ op 10 s (het papier zal nu naar voren komen).

6. Draai de knop op de meetversterker van stand 0 in M. Nu niet meer de nulstand regelen.

7. Trek de zuiger van de spuit uit tot deze niet verder gaat en duw deze dan vervolgens weer terug. De pen zal nu circa 15 cm naar links bewegen, alvorens het verval te registreren.

8. Als de pen na enige tijd het eind van het papier heeft bereikt, schakel dan de knop op de meetversterker van m naar 0 .

9. Doe de pen omhoog en haal het papier uit de schrijver.

10. Zet de knop ‘Chart Speed’ op ‘off’.

Uitwerking¶

De grafiek op mm-papier geeft het verval van radongas weer.

1. Trek eerst een vloeiende kromme door de verkregen grafiek. Teken eveneens de nullijn; dit is de lijn die verkregen zou zijn als er geen gas was ingebracht.

2. Bepaal nu de gemeten halveringstijd van radon, door op drie tijdstippen te meten. (Let op snelheid papiertransport).

De gevonden halveringstijden zijn: 1e. ............... 2e. .................... 3e. .... $s$ ! Gemiddeld is $\tau$ voor ${ }^{22.0^{2}} \mathrm{Rn}=$. ..... . s . 3. Zet de gevonden grafiek over op enkel-logaritmisch papier (t langs de metrische en $N_{t}$ langs de logaritmische verdeling). Welke biezonderheid merk je op aan de nieuwe grafiek?

4: Wat vind je nu als halveringstijd? $\quad \tau=$ .5 5. Welke methode van verwerking is nauwkeuriger en waarom?

WERKBLAD DE KWADRATENWET¶

Doel¶

Het onderzoeken van het verband tussen de stralingsintensiteit van de straling, afkomstig uit een puntvormige radioactieve bron, en de afstand tot deze stralingsbron.

Opstelling¶

De opstelling bestaat uit een detektor, die gekoppeld is aan een pulsteller. Vòòr de detektor kan een radioactieve bron, stron-tium-90 $(5 \mu \mathrm{Ci})$ op verschillende afstanden ge-

plaatst worden.

Metingen¶

1. Meet drie maal de achtergrondstraling gedurende 10 s en bereken hieruit de gemiddelde achtergrondstraling. Noteer deze waarde in de tabel.

2. Plaats het preparaat na het afnemen van de deksel in de houder.

3. Meet gedurende 10 s de intensiteit van de straling als de afstand tussen het preparaat en de detektor 80 cm is. Doe dit twee maal en noteer je waarneming in de tabel.

4. Herhaal deze metingen bij afstanden van $70 \mathrm{~cm}, 60 \mathrm{~cm}, 50 \mathrm{~cm}, 40 \mathrm{~cm}, 30 \mathrm{~cm}$ en 20 cm .

5. Zet de meetresultaten in de tabel en korrigeer vervolgens voor de gemiddelde achtergrondstraling. gemiddelde achtergrond straling ...... in 10 s

6. Breng vervolgens de meetresultaten in een grafiek over. Daarbij wordt dubbel logaritmisch papier gebruikt (zie achterzijde van dit blad).

Zie voor een toelichting bij het gebruik van logaritmisch papier achterin de handleiding.

Leerlingen Experimenten bovenbouw¶

inductieWET VAN FARADAY¶

Doel: Het toetsen van de inductiewet met behulp van een kleine spoel in een grote spoel.

Opstelling:

theorie: Volgens de inductiewet van Faraday wordt er een inductiespanning opgewekt als in een geleider de magnetische flux verandert. In formule: $V_{\text {ind }}=-\frac{d \Phi}{d t}$ De magnetische flux $\Phi=B \times A$ Nu geldt voor een ideale spoel $B=\frac{\mu_{0} n I}{1}$ ....(I) $B=$ magnetische inductie of magnetische fluxdichtheid $\mu_{0}=$ permeabiliteit van het vakuüm $n=$ aantal windingen primaire spoel I = stroomsterkte door primaire spoel 1 = lengte primaire spoel

• Nu is de magnetische inductie in de grote spoel gelijk aan de magn. inductie in de kleine spoel (solenoide). De magnetische flux in de kleine spoel is $\Phi=\mathrm{B} \times \mathrm{A}$ $A=$ oppervlakte doorsnede kleine spoel Als de solenoide $N$ windingen heeft, dan is de inductiespanning te berekenen volgens $v_{\text {ind }}=N \frac{d \Phi}{d t}=N \frac{d(B \times A)}{d t}=N A \frac{d B}{d t}$ of

Daar de fluxverandering in de primaire spoel gelijk is aan de fluxverandering in de solenoide kan men $\frac{d I}{d t}$ halen uit de stroom verandering door de grote spoel. Omdat de relatieve permeabiliteit van lucht ten opzichte van vakuüm bijna 1 is, kan men met de waarde van $\mu_{0}$ werken.

Werking:

Metingen:

Om de veranderlijke magnetische flux te verkrijgen maken we gebruik van een stroomstijgingsgenerator. Hiexmee kan men de stroom door de primaire spoel lineair op laten lopen (of dalen) van 0 - 1 A. Met behulp van twee potentiometers ${ }^{+}$kan men de stijg- respektievelijk daaltijd variëren. Met een stopwatch kan men de tijd meten die de stroom nodig heeft om van 0-1A te gaan. +Potentiometers zijn regelbare weerstanden. 1. Zet de schakelaar op dalen, de stijgtijd potentiometer op de stand 0,00 en de daaltijd potentiometer op 4.00 (deze blijft tijdens de metingen hierop staan). 2. Voor de eerste meting wordt de stijgtijdknop op 2.00 gezet en de mV meter op nul in de stand 0.1 . Wordt nu de schakelaar op stijgen gezet, dan begint na circa. 1 sec . de stroom in de grote spoel op te lopen en demV meter begint een uitslag te vertonen. Let na de meting de schakelaar weer op dalen.

Het beste kan men de tijd meten door goed naar de mV meter te kijken en de stopwatch te starten als de wijzer begint op te lopen, en op het moment dat de wijzer terug begint te lopen stopt men de stopwatch.

Lees wel voor het stoppen de inductiespanning af en noteer de waarneming in onderstaande tabel. 3. Doe deze meting ook nog voor de andere stijgtijden (zie tabel)

Verwerking:

1. Maak een grafiek waarbij $\frac{d I}{d t}$ tegen $V_{i n d}$ (korte verticale $y-$ as) wordt uitgezet.

2. Bepaal uit de hellingshoek de konstante uit de vergelijking: $v_{\text {ind }}=-c \frac{d I}{d t}$ waarin $c=\frac{\mu_{0} n N A}{l}$

Met de grafiek kan men nu controleren of $C$ inderdaad met de berekende waarde overeenkomt volgens $c=\frac{v_{\text {ind }}}{\frac{d I}{d t}}=\frac{V_{\text {ind }} \cdot d t}{d I}$

STROOMSTIJGINGSGENERATOR

(behorende bij inductiewet van Faraday)

$D_{1}=$ Silicium diode 1N5062. $\mathrm{D}_{2}, \mathrm{D}_{3}, \mathrm{D}_{4}=$ Kline silicium dioden b.v. BAX 16. $\mathrm{R}_{1}, \mathrm{R}_{2}=10$ turn potentiometer $5 \mathrm{k} \Omega$. $R_{3}, R_{4}=100 \mathrm{k} \Omega$. $\left.\begin{array}{l}R_{5}=56 \mathrm{k} \Omega . \\ R_{6}=4,7 \mathrm{k} \Omega .\end{array}\right\} R_{v}=4,3 \mathrm{k} \Omega$. $\mathrm{R}_{7}=10 \Omega$ (25 Watt, words warm.)

(top view) $\mathrm{C}=10 \mu \mathrm{~F}$ polyester condensator. $\operatorname{Tr} 1=$ Transistor BC 108. Tr $2=$ transistor 2 N 3055 (op koelplaat). IC $=\mathrm{SN} 72741 \mathrm{~L}$.

MODERNE NATUURKUNDE - deel 3a (studiegids)¶

TEMPERATUUR¶

Thermisch evenwicht 3.1. Opdracht

a. In 1.3 en 2.4 is er al op gewezen, dat Celsius definieerde dat kwik regelmatig uitzet tussen $0^{\circ} \mathrm{C}$ en $100^{\circ} \mathrm{C}$. In plaats van voor kwik had hij dat ook wel kunnen definiëren voor een andere vloeistof. En dat zou dan mogelijk tot gevolg hebben, dat kwik tussen het smeltpunt en het kookpunt van water niet regelmatig zou uitzetten. De keuze van thermometervloeistof is nogal willekeurig, en elke keuze heeft gevolgen voor de temperatuurwaarden tussen de vaste punten, maar niet voor de vaste punten zelf. De vaste punten zijn immers onafhankelijk van de keuze van de thermometervloeistof. Bestudeer hoofdstuk T-3

THEORIE¶

Thermisch evenwicht

1. Nog eens_iets over het temperatuurbegrip Eén opmerking uit het vorige hoofdstuk verdient nadere aandacht. Daar werd gezegd, dat bij nauwkeurig meten blijkt dat de lengtetoename per graad celcius van een stof afhangt van het temperatuurgebied waarin gemeten wordt. We kunnen dat ook zo zeggen: De uitzetting van een bepaalde stof is niet precies evenredig met de temperatuur. Ook als we rekening houden met de uitzetting van het glas blijkt bij gelijke stukjes lengtetoename van een kwikdraad, ongelijke stukjes lengtetoename van een andere stof worden gevonden. We noemen een concreet voorbeeld. We construeren een glycerine-in-glas-thermometer. We verdelen de afstand waarover de glycerine kolom uitzet tussen smeltend ijs $\left(0^{\circ} \mathrm{C}\right)$ en kokend water $\left(100^{\circ} \mathrm{C}\right)$ in 100 gelijke delen. Daarna meten we tegelijk met een glycerine-in-glas-thermometer en een kwik-in-glasthermometer de temperatuurstijging van water. $A$ Is de kwik-in-glas-thermometer $50^{\circ} \mathrm{C}$ aanwijst, wijst de glycerine-in-glas-thermometer $46,7^{\circ} \mathrm{C}$ aan. De temperatuur die een thermometer aanwijst hangt af van de thermometerstof, behalve bij de vaste punten.

De temperatuur die we meten hangt af van de thermometer die we gebruiken.

Regelmatig uitzetten, gemeten met een thermometer, kan onregelmatig uitzetten betekenen, als we met een andere thermometer meten.

Fig. 3-1. Vergelijking tan een kwik-in-glas-thermometer met cen glycerine-inglas-thermometer.

Het blijkt niet eenvoudig een thermometerschaal vast te leggen die niet afhangt van de thermometerstof (De temperatuur op zo’n schaal noemen we de absolute temperatuur). We moeten daarom zoeken naar geschikte thermometrische eigenschappen om bruikbare thermometers te construeren. b. Opmerkingen bij T-3.

Ook al beschikken we over een thermometerschaal (b.v. van de kwik-in-glas-thermometer), dan is daarmee nog niet het begrip temperatuur bekend. Dit is in de natuur met alle grootheden precies zo. Ladingen kunnen we b.v. in coulombs meten, terwijl we niet weten wat lading is. Denk zo ook maar aan hun bijbehorende eenheden. Zoals we proefondervindelijk kunnen nagaan van twee massa’s of ze al of niet even groot zijn, zonder dat we de eenheid van massa hebben afgesproken, zo is ook van enkele temperaturen na te gaan of ze gelijk zijn zonder dat er een temperatuurschaal vast ligt.

PRACTICUM¶

Volumevariaties van vloeistoffen; thermometer

Benodigd materiaal:¶

Twee kolfjes van 100 ml , twee capillairbuizen van $1 \frac{1}{2} \mathrm{~m}$ lengte met binnendiameter $1,0 \mathrm{~mm}$. Deze worden door een gummikurk gevoerd en verticaal op het kolfje geplaatst. Het ene kolfje is volledig gevuld met water. Bij het opdraaien van de kurk en capillair wordt een vloeistofkolom van ongeveer 40 cm omhooggestuwd. De tweede kolf vullen met alkohol, temperatur alkohol ongeveer 15 graden, bij het opdraaien van de kurk en de capillair de alkohol volledig $1 \frac{1}{2} \mathrm{~m}$ omhoogduwen in de capillair. Beide kolfjes samen in groot bekerglas, gebruik van viltstift en maatband.

Inleiding¶

Wanneer men vloeistoffen energie toevoert door warmte dan treedt er verandering van het volume op van die vloeistof. In omgekeerde richting verandert het volume eveneens. In de natuurkunde heeft men dit effect gebruikt om er thermometers op te baseren. Hierbij doet zich echter een duidelijk fundamenteel probleem voor. Om een goede thermometer te krijgen eist men dat de vloeistof een regelmatige volumevariatie heeft bij het veranderen van de ‘temperatuur’ van de omgeving waarin de thermometer is geplaatst. Het woord temperatuur staat hier tussen aanhalingstekens, het is een vertrouwd woord voor ons allen maar wat bedoelen we er eigenlijk mee ?

Doel¶

We vergelijken twee vloeistoffen met elkaar voor wat betreft het volumegedrag, wanneer deze vloeistoffen dezelfde invloed tot de omgeving ondergaan.

^[2]

FIZZIX¶

Statische elektriciteit¶

In onze tijd, met zijn vele kunststofproducten, is het niet moeilijk het verschijnsel statische elektriciteit letterlijk aan den lijve te leren kennen. Wanneer je een trui of een vest uittrekt, hoor je daarbij vaak een duidelijk geknetter. In het donker zie je dan tamelijk grote groenachtige vonken overspringen. En waarschijnlijk heb je al meerdere malen meegemaakt dat je een klein venijnig schokje kreeg als je iets vast wilde pakken dat zomaar ergens stond te staan. Wel, in zulke gevallen heb je te makenmet statische elektriciteit. Ook de oude Grieken kenden dat verschijnsel trouwens al. Die wisten dat wanneer je barnsteen wrijft, het daarna in staat is lichte voorwerpjes aan te trekken. Je kunt hetzelfde doen door een plastic kammetje of je balpen even flink langs je truite wrijven. Ze zijn daarna in staat b.v. papiersnippers aan te trekken. We zeggen dat $z 0^{\prime} n$ voorwerp door het wrijven een elektrische lading heeft gekregen. Statische elektriciteit wordt daarom ook wel wrijvingselektriciteit genoemd. Woorden als ‘elektron’ en elektriciteit’ zijn afgeleid van het Griekse woord voor barnsteen: n $n \varepsilon \kappa \tau \rho o v$ (elektron). Het spreekt vanzelf dat sommige onderzoekers op een gegeven moment met dit verschijnsel gingen experimenteren. Met allerlei soorten materiaal werd geprobeerd of ze door wrijven elektrisch geladen konden worden. Bij glas b.v. gaat dat uitstekend, vooral als het gewreven wordt met een zijden doek. Een andere stof die veel grbuikt wordt bij proefjes over statische elektriciteit is eboniet. Eboniet is een rubberproduct dat je erg goed kunt opladen door het te wrijven met een stuk kattevel. Ook de vele soorten plastic kunnen door wrijving gemakkelijk elektrisch geladen worden. Al die plastic soorten zijn echter moeilijk van elkaar te onderscheiden. We zullen daarom onze proefjes doen met de materialen die voor dat doel al eeuwen gebruikt worden: glas en eboniet. proef E1

Fig. 3.10.2 We wrijven met een stuk kattevel of een wollen lap over één uiteinde van een ebonieten staaf. Zonder dit uiteinde verder aan te raken leggen we het staafje op een draaistatiefje of hangen het op aan een dun draadje. Nu wrijven we over een uiteinde van een tweede ebonieten staaf. We houden de gewreven uiteinden bij elkaar, zonder dat ze elkaar raken. De draaibaar opgestelde staaf draait nu weg op zo’n manier dat blijkt dat de geladen staven elkaar afstoten:

Diffusie¶

Hoe komt iemand eigenlijk op het idee dat alle materie is opgebouwd uit onzichtbaar kleine deeltjes ? Waar Leukippos en Demokritos hun denkbeeld vandaan haalden, is niet duidelijk. Het was voor hen namelijk letterlijk een denkbeeld; zij deden geen proeven. Op zoek naar een antwoord kunnen wij dat wel doen. We bekijken eerst een paar voorbeelden van het verschijnsel diffusie.

Diffusie is de spontane verspreiding van een stof over de hele ruimte die zij tot haar beschikking heeft.

Proef 1:

Fig.3.11.1 Op de bodem van een fles laten we een paar druppels vallen van een vloeistof die broom wordt genoemd. In korte tijd verspreidt zich een bruine damp door de hele fles.

Groepsonderwijs (Vituscollege, Bussum)¶

Voorbeeld_stuk leergang_3e_klas.

EE1. elektriciteit¶

1. Wrijf een plastic staaf (elektriciteitsbuis) met een doek en houd hem bij wat papiersnippers. Houd hem ook eens naast een dun straaltje water uit de kraan. Wat neem je waar ?

2. Waaruit blijkt dat de plastic staaf energie heeft gekregen ?

3. Ga eens na of het verschijnsel uit 1. tijdelijk of blijvend is.

4. Wrijf een keer met je hand over de plastic staaf nadat deze met een doek is opgewreven. Controleer of de verschijnselen uit 1. nog aanwezig zijn. Wrijf ook eens over een uiteinde en onderzoek dan beide uiteinden op genoemde verschijnselen.

5. Probeer het experiment ook eens met een messing staaf uit te voeren. Resultaat ?

6. Wrijf onderstaande stoffen met een doek en onderzoek ze op de eigenschap die je in 1. hebt gevonden. Kijk hierbij zeer nauwkeurig. Gebruik b.v. een vloeitje. plastic piepschuim eboniet glas koper rubber aluminium perspex ijzer Vul zelf de reeks aan en maak een lijstje van stoffen die wel en die niet waarneembaar door wrijving een papiersnippertje aantrekken.

Wat valt je op van de twee groepen ? Welke namen heb je die groepen al eens gegeven ? 7. Onderzoek eens of het verschil makt met welke stof je een plastic staaf wrijft ? Hoe doe je dit ? 8. Is het mogelijk een plastic staaf allén in het midden papiersnippers te laten aantrekken ? Hoe ? 9. Onderzoek eens welke van de onderstaande stoffen door een gewreven plastic staaf worden aangetrokken. papier, glas, tin, ijzer, plastic, wol, hout, piepschuim, aluminium. Maak een lijst en vul die zelf aan. Conclusie ? Welk vreemd gedrag vertoont aluminiumfolie ?

10a. Stel een aan de uiteinden gewreven plastic staaf vrij draaibaar op en nader een uiteinde

1. met je hand

2. met een niet gewreven plastic staaf

3. met een stuk ijzer

Wat zie je ? Is dit duidelijk ? b. Stel een niet gewreven plastic staaf draaibaar op en herhaal de proeven uit a. Wat zie je ? Is dit duidelijk ? 11. Stel een gewreven plastic staaf vrij draaibaar op en a. nader een uiteinde met een andere gewreven plastic staaf. Wat zie je ? b. nader een uiteinde nu met een gewreven perspex staaf. Wat gebeurt er ? c. en met een gewreven glasstaaf ? 12. Stel een gewreven perspex staaf draaibaar op en nader a. een uiteinde met een niet gewreven plastic staaf. Wat zie je ? Is dit duidelijk ? b. nader een uiteinde van de gewreven perspex staaf met een andere gewreven perspex staaf. Wat zie je ? c. nader een uiteinde met een gewreven plastic staaf. d. ook met een gewreven glas staaf. e. hoe zou dit proefje verlopen wanneer je een gewreven glas staaf vrij draaibaar zou opstellen en hierbij dezelfde experimenten uitvoeren ? 13. a. Vul onderstaand lijstje in. Geef aan of de krachten die de stoffen op elkaar uitoefenen afstotend of aantrekkend zijn. Zet een + in een hokje waar de krachten aantrekkend zijn en een - als ze afstotend zijn en een 0 alser niets te merken is. b.

c. Formuleer een conclusie. Welke 2 soorten kun je maken. d. Welke gewreven stof die je kent gedraagt zich t.o.v. gewreven plastic hetzelfde als gewreven perspex ? e. Onderzoek gewreven eboniet en ga na met welke stof eboniet te vergelijken is. 14. a. Nader een goed gewreven plastic staaf langzaam met een vinger totdat je de staaf aanraakt. Wat voel je ? b. Ken je nog meer van die verschijnselen ? c. Wanneer je pas je haar hebt gewassen en je kamt je droge haar wat gebeurt er dan ? d. Wanneer je in volkomen duisternis een kunststof blouse uittrekt, wat zie je dan soms ? 15. De verschijnselen uit 14. kennen we in het groot ook als natuurverschijnselen. Welke ?

Wanneer een stof als plastic sterk gewreven is kun je wanneer je met een vinger er bij komt soms een schok voelen die sterk hetzelfde gevoel geeft als je een electrische schok krijgt ? Ook het optreden van vonken duidt op een verband met elektriciteit. We zeggen daarom ook wel dat een gewreven plastic staaf electrisch is of electrisch geladen. De twee groepen stoffen uit 13. worden p-electrisch en n-electrisch geladen genoemd. Gewreven perspex en glas zijn p-electrisch geladen. 16. Wat zou de reden kunnen $z i j n$ dat een ijzeren staaf niet op de gewone manier geladen kan worden ? 17. In onderstaande opstelling is een ijzeren staaf geisoleerd opgesteld. Onder éen uiteinde liggen wat papiersnippers.

a. Raak nu de staaf aan het linker uiteinde met een geladen plastic staaf aan. Wat gebeurt er ? En haal de staaf weg. b. Raak nu de staaf even met je hand aan. Wat gebeurt er ? Hoe wijkt dit af wanneer je de ijzeren staaf door een plastic staaf zou vervangen ? c. Raak nu de ijzeren staaf met een geladen perspex staaf aan. Wat gebeurt er ? d. Hoe zal de ijzeren staaf in de gevallen a. en c. geladen zijn ? Hoe zou je je hiervan kunnen overtuigen ? Vraag eventueel een demonstratie. 18. Wat is het verschil in manier van ontladen bij een a. geladen plastic staaf en een geladen ijzeren staaf ? b. Omschrijf nog eens wat je onder een geleider en een isolator verstat ? 19. Een plastic staaf kun je plaatselijk laden. Kan dit met een geleider ook ?

Beginonderwijs fysica¶

N $\underline{6}$ = Bochten nemen 1a. Heb je wel eens een bobsleewedstrijd gezien? Hoe gaat dat? Hoe maakt een bobsleeër een bocht? Voor deze opdracht kun je eventueel een filmpje bekijken. Vraag dat je amanuensis of je leraar. b. Wat voel je als er een scherpe bocht wordt gemaakt bij autorijden? c. Wat moet een skieër doen om de bocht door te komen?

Wat zal hij daarbij ervaren? d. Aan welke kant wordt in een bocht van een rivier de oever uitgeschuurd? Hoe komt dat? Wat gebeurt er op de lange duur met die bocht?

Van de speeltuin ken je waarschijnlijk nog wel het draaiplato. Je moet er op gaan staan en dat het draaiplato in beweging brengen. We gaan nu met behulp van een verkleinde uitgave (model) ervan het draaiplato onderzoeken. Het gewone draaiplato staat schuin. We zullen een horizontaal plato gaan bekijken.

2a. Waar zou je het beste kunnen gaan staan om niet van een draaiend draaiplato geslingerd te worden? We gaan dat als volgt onderzoeken. Zet op een plato een voorwerp aan de rand en eenzelfde soort dichter bij het midden. Breng het plato in beweging. Voer de snelheid langzaam op. Welk voorwerp gaat er het eerste af? Is het gemakkelijk om je staande te houden als het plato sneller gaat draaien? b. Zijn er punten van overeenstemming in gebeurtenissen in de zweefmolen en op het draaiplato? c. Denk je dat iemand met een fors postuur gemakkelijker of moeilijker aan de buitenkant van het draaiend plato kan blijven staan dan een tenger iemand? Onderzoek dat door een zwaar voorwerp en een licht voorwerp op dezelfde afstand van het middelpunt van het draaiplato te leggen. d. Maakt het verschil uit of je staat of ligt op het plato?

Leg daartoe twee gelijke voorwerpen (blokken) op dezelfde afstand van het middelpuntvan het plato. zet het ene voorwerp rechtop, het andere op zijn kant. Voer de snelheid geleidelijk op en ga na welk blok het eerste eraf gaat. Herhaal de proef door de voorwerpen op andere plaatsen op het draaiplato te zetten. e. Zou het verschil maken of je met gladde zolen of met rubberprofiel zolen op het draaiplato staat? Neem een plato dat voor de helft bedekt is met schuurpapier, of bevestig een vel schuurpapier op het plato. Leg twee gelijke voorwerpen op dezelfde afstand van het middelpunt van het plato. Voer de snelheid op. Welk voorwerp gaat er het eerste af? 3a. In welk van de twee gevallen zal eenzelfde voorwerp op dezelfde afstand van het middelpunt eerder van het draaiplato afgaan, mét of zonder schuurpapier? Hoe zou dat komen? b. In welk van de twee gevallen is er de meeste tegenwerking?

Als je zelf probeert om een voorwerp te duwen over een ruw oppervlak, dan kost dat veel moeite, je hebt meer kracht nodig dan bij een glad oppervlak. Je moet dan harder ‘wrijven’. We zeggen dan dat op schuurpapier de wrijuing groter is. Ook als we het voorwerp op een ruw oppervlak niet in beweging kunnen krijgen, dan zeggen we dat de wrijving groot is.

3c. Op een draaiplato met schuurpapier ligteen voorwerp (niet op het middelpunt). Ook bij snel draaien gaat het voorwerp er niet af. Is er wrijving?

4a. Ga na in welke richting het voorwerp van het draaiplato afgaat. Beschrijf dat nauwkeurig. Maak er een schets van. b. Bekijk hoe een mes op een slijpsteen geslepen wordt. In welke richting worden de metaaldeeltjes weggeslingerd? Maak een schets.

H 5 In het dagelijks leven kennen we de centrifuge bij de wasmachine. Als je in N - 2 de centrifuge nog niet bekeken hebt en ook nog niet beschreven, ga dat dan hier doen. Kijk anders in je verslag. Probeer er thuis achter te komen hoe het komt dat het wasgoed in een centrifuge droogt.

6 In de industrie en in het ziekenhuis worden ook centrifuges gebruikt, bijvoorbeeld om melk of bloed te centrifugeren. Ze zien er heel anders uit dan de centrifuge van de wasmachine. Je leraar of amanuensis zal je nu zo’n centrifuge laten zien. probeer er bij deze demonstratieproef achter te komen warom dit óok een centrifuge heet. a. Bekijk een centrifuge en ga de werking na.

We laten de centrifuge eerst langzaam en daarna sneller draaien. Wat neem je waar? Vergelijk de centrifuge met de zweefmolen en het draaiplato. b. Als de buisjes gevuld worden’met vloeistof en je gaat hard centrifugeren, gaat de vloeistof er dan uit? Hoe komt dat? c. Wat zal er gebeuren als je olie met water mengt, eerst schudt, en daarna laat staan? Geef een verklaring. d. We vullen het ene buisje met een goed geschud mengsel van olie en water, het andere buisje met suikerwater. Voorspel eerst wat er bij centrifugeren gebeurt. Vervolgens gaan we de proef doen. Wat is het resultaat? Hoe verklaar je dat? e. Waarom heet dit apparaat ook centrifuge?

7a. Hoe wil het water gaan, dat in een rivier stroomt en een bocht nemen? Kun je zo verklaren dat er een steeds grotere bocht ontstaat? Kun je hier het woord ‘kracht’ gebruiken? Doe dat. b. Hoe wil de bobslee eigenlijk gaan? Moet de slee gedwongen worden om de bocht te nemen? Hoe gebeurt dat dwingen dan? c. Zou je bij het draaiplato en de centrifuge het ‘erafslingeren’ ook zo kunnen verklaren? zo ja, probeer dat dan. d. Wat zou gemakkelijker door de bocht gaan, een zware vrachtauto of een lichte auto? Verklaar nu dat een zwaar voorwerp eerder van het plato afgaat dan een licht voorwerp. e. Hoe wil in het algemeen een bewegend voorwerp verder bewegen?

Wat moet je doen om het van richting te laten veranderen? Kun je hier het woord kracht gebruiken? 8. Maak een overzicht van de punten van overeenkomst bij de voorwerpen uit dit hoofdstuk. Geef de overeenkomst met + aan:

Bij beschrijvingen zoals hier gebruikt men ook wel een woord als ‘regelmaat’. Bijvoorbeeld: het plato draait regelmatig rond. Men zegt ook wel: bij het eraf slingeren van verschillende soorten voorwerpen vindt men een zekere regelmat, of: je vindt een zekere regelmaat bij het steeds sneller draaien van de zweefmolen. Hier heeft het woord ‘regelmat’ een andere betekenis dan bijvoorbeeld in ‘regelmatig’ thuiskomen.

• Wat bedoel je met het woord ‘regelmatig’ in regelmatig thuiskomen?

N 5/N6_-Samenvatting

1. Wat heb je ontdekt?

• Regels voor het slingeren.

• Regels voor de veerbeweging.

• Regels voor het draaiplato.

• Overeenkomst tussen de gebeurtenissen in N 6 .

• Waarom gaat een voorwerp bij draaiing naar buiten?

• Wat is wrijving? Wat heeft dat met ‘tegenhouden’ te maken?

2. Welke proeven heb je gedaan om dat vast te stellen?

3. Welke begrippen heb je geleerd?

• Slingering

• Slingertijd

• Uitwijking

• Wrijving.

Verdere bijzonderheden?

Bij de wip, het kantelen, enz., heb je gezien dat al die zaken met elkaar te maken hebben en op elkaar lijken doordat je woorden als zwaartepunt en draaipunt ging gebruiken. Op die manier kom je tot de ontdekking dat dingen die helemaal niet op elkaar lijken toch met elkaar te maken hebben, zoals ook bij het draaiplato, de zweefmolen, de rivier die de oever uitslijpt, en de auto die een bocht neemt. Door daaraan te denken hebben ingenieurs de wasmachinecentrifuge uitgevonden. We zullen nog heel wat voorbeelden tegenkomen. Door te kijken naar die overeenkomst kunnen we heel wat nieuwe dingen ontdekken. We ontdekken ook welke begrippen belangrijk zijn in de natuurkunde. Met die paar begrippen kun je snel en gemakkelijk conclusies trekken, en je kunt: andere zaken, die er niet zoveel toedoen voor je probleem, weglaten. Zo hebben we bij het kantelen van een kist alleen maar zwaartepunt, gewicht en draaipunt nodig om te weten hoe, en of hij zal kantelen. Het materiaal wat erin zit is dan van geen belang. Of we mensen of voorwerpen op een draaiplato zetten is voor de problemen, zoals we die in $N 6$ gezien hebben, niet zo belangrijk.

Maak van onderstaande $V$ - opdrachten een verslag entever dat de volgende les in. $V 9$. Als je een touw met een voorwerp eraan boven je hoofd wilt ronddraaien. dan moet dat ronddradien met een zekere snelheid gebeuren. Wat denk je dat je voelt bij het rondraaien?

Leer- en werbladen onderbouw¶

Les 13. Verandering van fase (toestandsdiagrammen) 13.1. Om de wederzijdse betrekkingen tussen de verschillende aggregatietoestanden van een stof, mede in relatie tot druk en temperatuur, over zichtelijk te maken, gebruiken we in de natuurkunde vaak diagrammen. We geven daarvan enkele voorbeelden.

Om de smelttemperatuur goed te kunnen bekijken nemen we een t-p-diagram. (N.B. altijd eerst de verticale as noemen !) Hieronder is getekend een $t$-p-diagram van zwavel:

• horizontaal is uitgezet de druk op de stof

• verticaal is uitgezet de temperatuur van de stof

• de getrokken lijn geeft de smelttemperatuur als functie van de druk $S$ is de smelttemperatuur bij 1 atm, dus $S$ is het smeltpunt ! (deze lijn heet wel de smeltlijn)

Bekijken we nu in dit diagram het punt $A$ : punt A geeft een toestand weer, waarbij de temperatuur lager is dan de smelttemperatuur bij de gegeven druk; punt A geeft dus een toestand aan, waarbij een lichaam van zwavel vast is : Hoe krijgen we dat lichaam vloeibaar ? . De eenvoudigste en meest voor de hand liggende procedure is om langs de verticale lijn door $A$ te gaan naar $B$ : de temperatuur stijgt.

• daarbij blijft de druk constant; deze lijn heet dan ook een isobaar

• we passeren het punt $C$; in dit punt zal de stof smelten, want in $C$ is de temperatuur van het lichaam gelijk aan de smelttemperatuur; in $B$ is ons lichaam dus vloeibaar. . Een tweede manier echter is om langs de horizontale lijn door $A$ te gaan in de richting van $D$ : de druk daalt.

• daarbij blijft de temperatuur constant; deze lijn heet dan ook een isotherm.

• we passeren het punt $E$; in dit punt zal de stof smelten, want in E is de temperatuur gelijk aan de smelttemperatuur; in $D$ is ons lichaam dus vloeibaar.

Voorlopig kunnen we concluderen:

• de punten boven de smeltlijn geven een toestand aan, waarbij het lichaam vloeibaar is . de punten beneden de smeltlijn geven een toestand aan, waarbij het lichaam vast is

• de punten op de smeltiijn geven een toestand aan, waarbij het lichaam zowel vast als vloeibaar kan zijn alsook ten dele het een en het ander.

Dit t-p-diagram van zwavel lat ons een stijgende smeltlijn zien.

Het t-p-diagram van ijs en water laat namelijk een dalende smeltijn zien.

Punt A geeft een toestand weer, waarbij de temperatuur beneden de smelttemperatuur ligt: we hebben dus ijs.

• om dit ijs te doen smelten kunnen we warmte toevoeren bij constante druk; de temperatuur stijgt en we komen via een isobaar proces in $B$; daar is het ijs al lang water geworden; . we kunnen ook de druk verhogen; als het ons gelukt om daarbij de temperatuur constant te houden, komen we via een isotherm proces in $C$; mar ook in $C$ is het ijs al lang geen ijs meer, maar water.

Een illustratie van dit laatste proces is de proef van Mousson: een ijzeren cylinder, waarvan de bodem met een staaf $A B$ was vastgezet, werd gevuld met ijs; op dat ijs werd een stalen kogel gelegd. Met de hefboom $C D$ werd de schroef $S$ aangedraaid, waardoor op het ijs in de cylinder een grote druk werd uitgeoefend. Gedurende deze proef werd de cylinder met een koudmakend mengsel op een temperatuur van $-18^{\circ} \mathrm{C}$ gehouden.

Door de schroef $S$ terug te draaien werd de druk opgeheven. Toen de bodem afgeschroefd werd, bleek de kogel onder in de cylinder te liggen: het ijs moest dus gesmolten geweest zijn, hoewel de temperatuur $-18^{\circ}$ was. N.B. Het blijkt mogelijk te zijn een vloeistof-lichaam te ontmoeten, dat zich bevindt in

een toestand, in nevenstaand $t$-p-diagram aangegeven door het punt $P$. Deze merkwaardige toestand, waarbij de stof zich beneden de smelttemperatuur nog in de vloeibare fase bevindt, kan bereikt worden door voorzichtige afkoeling. Een kleine evenwichtsverstoring is echter al voldoende om onmiddellijk een snel verlopend stollingsproces op gang te brengen.

In deze toestand heet de vloeistof onderkoeld. Zo is ijzel onderkoelde regel, die bij het vallen op de grond of enig ander obstakel onmiddellijk bevriest. 13.2. Een tweede diagram is de ons al bekende grafiek van de oplosbaarheid, uitgezet tegen de temperatuur: horizontaal de temperatuur $t$ verticaal de concentratie $c$ we zouden dus moeten spreken van een c-t-diagram De getrokken lijn laat ons bij elke temperatuur de bijbehorende oplosbaarheid vinden; deze lijn is dan de oplosbaarheidslijn(-kromme).

Kijken we nu in dit diagram naar het punt $A$; dit punt geeft de toestand van een oplossing met temperatuur $t$ en concentratie c ; deze $c$ is kleiner dan de bij $t$ behorende maximale concentratie; de oplossing is dus onverzadigd.

Het is duidelijk dat zo elk punt beneden de oplosbaarheidslijn een oplossing voorstelt, die onverzadigd is. Een een punt op de oplosbaarheidskromme geeft een oplossing,

die precies verzadigd is.

En een punt boven de oplosbaarheidskromme ? Dat zou een oplossing moeten zijn met een meer dan maximale concentratie ! In beginsel zijn dus de punten boven de oplosbaarheidslijn niet te identificeren met oplossingen !

Stel nu, dat we ons bevinden in $A$ : we hebben een onverzadigde oplossing. Hoe kan ik nu vanuit deze oplossing komen tot een verzadigde oplossing en eventueel dus tot kristalvorming ?

We vinden weer twee mogelijkheden: . we kunnen isotherm in de richting gaan van $B$ : bij constante temperatuur vergroten we de concentratie;

• dit laatste kan gebeuren 1e. door meer oplosbare stof aan de oplossing toe te voegen 2 e . door oplosmiddel aan de oplossing te onttrekken !

Dit laatste doen we eenvoudig door het oplosmiddel uit de oplossing te laten verdampen; we noemen dit het ‘indampen’ van een oplossing; zijn we eenmaal in $B$ aangekomen, dan slaat de opgeloste stof in kristalvorm neer.

Voorbeeld: zoutwinning uit zeewater in zoutpannen. . we kunnen langs een lijn van constante concentratie in de richting van $C$ gaan; we verlagen dus de temperatuur; in $C$ aangekomen zien we dat de stof begint uit te kristalliseren.

Nu blijkt de overgang van de opgeloste toestand naar de kristallijne toestand voor de meeste stoffen iets ‘moeilijks’ te hebben in die zin, dat het even een probleem is om ‘op gang te komen’. We komen dan ook in de praktijk de volgende gevallen tegen: gaan we al indampende bij constante temperatuur van $A$ in de richting van $B$ en hebben we eer. ‘schone’ oplossing, d.w.z. vrij van verontreinigingen en stofdeeltjes e.d., dan zal, bij

B aangekomen, de stof dikwijls niet onmiddellijk gaan kristalliseren, omdat ze ‘geen begin kan vinden’; omdat wij intussen rustig doorgaan met indampen, zitten we even later in $D$ en nog steeds is het uitkristalliseren niet begonnen: we hebben nu een oplossing met te hoge concentratie, een over-

verzadigde oplossing.

We kunnen hiermee niet onbeperkt doorgaan; een keer zal het kristalliseren beginnen, en als het eenmaal begonnen is; keert de concentratie snel terug tot de maximaal toegestane :

Hetzelfde kan ons overkomen als we gaan in de richting van $A$ naar $C$ : voordat we het weten zitten we in $E$ en hebben we weer een onverzadigde oplossing.

De punten boven de oplosbaarheidskromme stellen dus blijkbaar toch oplossingen voor, onverzadigde oplossingen. De door deze punten voorgestelde toestanden zijn echter niet stabiel: een stootje tegen de bak of een steentje in de oplossing doet onmiddellijk de oplossing zich verplaatsen naar een punt op de oplosbaarheidslijn! 13.3. Ons derde voorbeeld van een diagram lijkt op het vorige. We bekijken de grafiek van de maximum-spanning van een damp als functie van de temperatuur: horizontaal de temperatuur $t$, verticaal de druk $p$; dit is dus een p-t-diagram. We bekijken het punt $A$. Hier hebben we een hoeveelheid damp, waarvan de druk kleiner is dan de maximum-spanning bij de heersende temperatuur. De damp is dus onverzadigd.

Er is bij deze damp geen vloeistof deze zou immers onmiddellijk gaan verdampen !

Hoe kom ik nu vanuit toestand $A$ tot een toestand, waarbij de damp verzadigd is ? We bekijken weer twee manieren:

• we verhogen bij constante temperatuur de druk: we bewegen ons van $A$ in de richting van $P$, dus langs een isotherm. Als we in $P$ aangekomen $z i j n$, kan de druk niet groter worden, tenzij eerst alle damp is gecondenseerd; wie doorgaat naar $Q$ zit al in het ‘vloeistofgebied’ van het diagram.

• of we verlagen bij constante druk de temperatur : we bewegen ons van $A$ in de richting van $R$, dus langs een isobaar Als we in $R$ aangekomen $z i j n$, kan de temperatuur niet lager worden, tenzij eerst alle damp is gecondenseerd; wie doorgaat naar $S$ zit weer in het vloeistofgebied van het diagram.

Als voorlopige conslusies hebben we dus al: boven de kromme: vloeistofgebied onder de kromme: dampgebied

Opmerkingen:

1. Gaan we vanuit het punt $S$ naar rechts, d.w.z. verhogen we bij constante druk de temperatuur van de vloeistof, dan zal die vloeistof als we in $R$ aankomen gaan koken! De kromme, die het damp- en vloeistofgebied scheidt heet dan ook de kooklijn !

2. Gaan we al afkoelende bij constante druk van $A$ in de richting van $R$ en hebben we ‘schone’ damp, zonder stofdeeltjes e.d., dan bestaat de kans, dat het condenseren bij $R$ niet onmiddellijk inzet; we komen dan in $S$ en onze damp is nog steeds damp;

Ook hiermee kunnen we niet onbeperkt doorgaan; eens zal het condenseren beginnen en eenmaal begonnen gaat het door totdat weer een stabiele toestand is bereikt.

Deze oververzadiging is zeer belangrijk in de meteorologie. Opstijgende waterdamp koelt af, wordt daardoor verzadigd en zelfs oververzadigd, maar condenseert niet bij afwezigheid van (zo genoemde) condensatiekernen. Begint echter de waterdamp eenmaal ergens te condenseren, dan zet deze condensatie versneld door en ontstan de grote druppels.

Mist- en regendruppels bevatten meestal een condensatiekern, een stof- of roetdeeltje of een fijn zandkorreltje. Vandaar dat wasgoed in de regel vuil wordt en dat rijden in de mist allerlei vieze aanslag achter laat. 3. Ook het omgekeerde gebeurt: gaande van $S$ in de richting van $A$ kunnen we $R$ passeren, zonder dat de vloeistof gaat koken. Dit verschijnsel, kookvertraging genaamd, treedt op, wanneer de dampbellen ‘geen begin kunnen krijgen’. Dit is bijvoorbeeld het geval, als we uitgekookt water, dus water, waaruit eerder al eens door koken alle lucht verdreven is, opnieuw aan de kook brengen. Door het ontbreken van luchtbelletjes in het water wordt nu het ontstan van waterdampbellen vertraagd. De temperatuur van het water stijgt tot wel 4 à 5 $5^{\circ} \mathrm{C}$ boven de kooktemperatuur. Dan ontstaat plotseling één zeer grote dampbel; daarbij daalt de temperatuur enkele graden en begint het spelletje weer van voren af aan.

Om dit soort water wat regelmatiger en rustiger te laten koken voegt men ‘kooksteentjes’ aan het water toe, kleine stukjes poreus aardewerk, die altijd weer vol blijken te zitten met onvermoede hoeveelheden lucht. 13.4. Van het feit, dat verdampen warmte kost, kunnen we ons op vele manieren overtuigen:

• oude grootvaders goten vroeger de thee uit het kopje op het schoteltje:

• groter oppervlak

• snellere verdamping - deze kost warmte - wordt onttrokken aan de thee - deze koelt dus sneller af.

• bij overmatige hitte helpt sprenkelen of betten met eau de cologne (= alcohol!). Deze verdampt snel en onttrekt de daarvoor benodigde warmte aan de omgeving, die daardoor afkoelt.

• we doen de volgende proef: in een kolf bevindt zich ether; de kolf is afgesloten met een kurk, waardoorheen een kort buisje, een lange buis en een reageerbuis met enig water gestoken zijn. (zie de figuur)

Indien we nu de lucht afzuigen aan de korte buis, wordt door de buis lucht aangevoerd, die in de vorm van luchtbellen door de ether gaat. Deze passerende lucht bevordert een snelle verdamping van de ether:

. de ether verdampt . koelt daardoor af

• zodat het water in de reageerbuis bevriest ! fig. 30

• Op een dergelijk principe berust de werking van de koelkast. Een gemakkelijk verdampende vloeistof met grote verdampingswarmte wordt rondgepompt door een gesloten systeem.

De zuig-perspomp $P$ zuigt de damp boven de vloeistof in $V$, de verdamper, weg. Door de drukverlaging wordt de verdamping bevorderd, de vloeistof koelt af.

Door het persgedeelte van de pomp wordt de damp in $C$, de condensor, weer gecomprimeerd. Door deze verhoging van de druk zal de damp condenseren. De daarbij vrijkomende warmte wordt door koeling (luchtkoeling, stromend water, o.i.d.) afgevoerd.

Door het regelventiel R komt de nu weer tot vloeistof gecondenseerde damp in V. Daar begint de kringloop opnieuw.

Opdrachten¶

1. Een staaf ijs steunt op twee schragen en staat opgesteld in een ruimte, waarin de temperatuur constant op $-5^{\circ} \mathrm{C}$ wordt gehouden. Over de staaf is een staaldraad geslagen, die een gewicht draagt van 25 kg .

We zien de staaldraad langzaam door het ijs snijden, terwijl toch de staaf ijs éen geheel blijft.

Verklaar dit. (Dit is de zogenaamde ‘herbevriezingsproef’ of ‘regelatieproef’) 2. In onderstaan $p-V$-diagram van een hoeveelheid vloeistof/damp is de getrokken lijn een isotherm: bij alle toestanden, die worden voorgesteld door punten van deze lijn, is de temperatuur $27^{\circ} \mathrm{C}$.

a. welk punt geeft de toestand, waarbij alleen vloeistof aanwezig is ? b. welk punt geeft een toestand, waarbij alleen oververzadigde damp aanwezig is ? c. hoe groot is van deze hoeveelheid stof in gasvorm de constante uit de wet van Boyle-Gay Lussac ?

Mastery Learning (S.G. v. Oldenbarnevelt, Rotterdam)¶

LSE 2 rusk en beweging

werkprogramma

BASISSTOF

samenvatting

1. NIEUWE GROOTHEDEN

2. DEFINITIES

• snelheid konstant: eenparige beweging

• snelheid verandert: eenparig versnelde of vertraagde beweging (a konstant)

3. WETTEN

Eerst wet van Newton: $\Sigma F=0$ betekent eenparig $\vdots$

Basisstof in boek: ‘Terreinverkenning in de natuurkunde’ Dr.S.Auer & Dr.H.P.Hooijmaijers

2.2 Snelheid

Een veelgebruikt hulpmiddel bij het vergelijken van bewegingen is het begrip snelheid. 9. Auto’s hebben een snelheidsmeter. Wat betekent het getal 90 op zo’n snelheidsmeter ?

De snelheid van voertuigen wordt bijna altijd uitgedrukt in $\mathrm{km} / \mathrm{uur}$. Natuurkundigen geven evenwel bij voorkeur de snelheid op in $\mathrm{m} / \mathrm{sec}$. In elk geval wordt de eenheid van snelheid afgeleid van de eenheden van lengte en tijd. De snelheid van een voertuig wordt bepaald door eerst de afgelegde weg te meten en deze dan te delen door het tijdsverloop waarin de verplaatsing optrad. 10. Een auto vertrekt om 8.30 uur uit Amsterdam en arriveert om 11.00 uur in Vlissingen. De afstand Amsterdam-Vlissingen bedraagt 210 km . a. Bereken de ‘snelheid’ van de auto b. Kun je nu met zekerheid zeggen op hoeveel km van Vlissingen de auto zich bevonden heeft om 10 uur ? Motiveer je antwoord.

Wat we in de omgangstaal vaak snelheid noemen, namelijk de afgelegde weg gedeeld door de tijd, noemen we in de natuurkunde de gemiddelde snelheid. De snelheid verandert immers voortdurend. Een beweging waarbij de snelheid niet verandert, noemt men een eenparige beweging (afb.37).

Dus:

• Onder de gemiddelde snelheid van een lichaam verstaat men de door het lichaam afgelegde weg gedeeld door de tijd die voor de beweging nodig geweest is.

• Onder een eenparige beweging verstaat men een beweging, waarbij de gemiddelde snelheid over elk deel van de weg dezelfde grootte heeft.

Eenparige bewegingen komen in de praktijk niet voor. Wel verandert bij sommige bewegingen de snelheid zo weinig dat deze bewegingen nagenoeg eenparig zijn. Vrachtautochauffeurs zien soms kans om op autowegen een vrijwel constante snelheid aan te houden. 11. Bij de controle op de naleving van de snelheidsbepalingen legt men vaak twee draden op de weg. Wat moet men meten om de gemiddelde snelheid rijdende auto te bepalen ?

diagnostische toets¶

Deze toets is alleen bedoeld om vast te stellen welke onderdelen van de leerstof die aan de toets vooraf ging door jou nog niet begrepen $z i j n$. Je krijgt voor deze toets dus geen cijfer. Voor de manier van aangeven van de antwoorden op de gestelde vragen: zie ‘antwoordblad diagnostische toets LSE 2’. 5. Een snelheid van $9(\mathrm{~km} / \mathrm{u})$ komt overeen met een snelheid van a. $2,5(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$ b. $5(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$ c. $15(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$ d. $25(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$ 6. In de natuurkunde gebruikt men als eenheid van snelheid a. (m/s) b. ( $\mathrm{km} / \mathrm{u}$ ) c. $(m / u)$ d. $(\mathrm{km} / \mathrm{s})$ 7. Onder het begrip ‘gemiddelde snelheid’ verstaan we a. het quotiënt van afstand en tijd b. het quotient van de afgelegde weg en de tijdsduur waarin deze weg wordt afgelegd. c. het quotiënt van tijd en afgelegde weg d. het quotient van tijd en afstand 8. Eén van de lijnen in het hiernaast staande diagram geeft de grafische voorstelling van een eenparige beweging. Welke lijn is dat ? a. I b. II c. III d. IV 9. Wat is de grootte van de snelheid, die met behulp van het hiernaast staande diagram kan worden bepaald ? a. $0,33(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$ b. 3 ( m ) c. $3(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$ d. de snelheid is niet te bepalen, want die verandert voortdurend van grootte.

antwoordblad diagnostische toets

Naam: $\qquad$ Klas: $\qquad$ Datum: $\qquad$

Omcirkel met potlood het juiste antwoord. Slechts éen juist antwoord per vraag is mogelijk. Als je van mening bent dat bij eén vraag twee of meer goede antwoorden staan, omcirkel dan het volgens jou beste antwoord. Ga niet gokken als je het antwoord op een vraag niet weet. Het gaat er bij deze toets niet om zo goed mogelijk te gokken, maar om te kijken welke onderdelen van de leerstof je nog niet zo goed begrepen hebt en die je dus moet gaan herhalen.

Als je bij het omcirkelen een fout makk, stuf dan het verkeerd getrokken cirkeltje goed uit en verbeter het antwoord. antwoorden:

aantal fouten: herhalen/extra stof

Wijze van verbeteren bij het nakijken: Op het correctieblad staan de juiste antwoorden op de vragen. Als je eigen antwoord fout is zet je hierboven in de laatste kolom de letter van het juiste antwoord neer, terwijl je je eigen, foute antwoord doorstreept.

Voorbeeld: 5 a (b) c d a correctieblad diagnostische toets

Een diagnostische toets kent drie soorten vragen. Opklimmend in moeilijkheidsgraad onderscheiden we achtereenvolgens:

• kennis vragen (K)

• toepassings vragen (T)

• inzicht vragen (I)

Bij kennis-vragen gaat het om dingen die je weet of had kunnen weten door de aangegeven leerstof te leren. Bij toepassingsvragen moet je die kennis in een nieuwe situatie toepassen. Bij inzicht-vragen gaat het vaak om het kombineren van kennis en toepassingen van twee verschillende onderdelen van de leerstof. Bij de nu volgende antwoorden vind je in de kolommen deze indeling van de vragen terug onder de kop $\mathrm{K}, \mathrm{T}, \mathrm{I}$. Verder vind je op dit blad de aanduidingen die je bij de foute antwoorden verwijzen naar de onderdelen van het werkprogramma voor deze leerstofeenheid. Als je gaat herhalen ga je deze verwijzingen achtereenvolgend na.

Voor het herhalen heb je maximal twee lesuren de tijd. De eindtoets over LSE 2 wordt in het eerstvolgende lesuur na de herhalingslessen afgenomen. herhaling basisstof

SNELHEID

De snelheid van een eenparig bewegend lichaam wordt gegeven door:

In formule-vorm ziet deze afspraak er zo uit:

De afstand moet zoveel mogelijk uitgedrukt worden in meters en de tijd in sekonden, zodat de snelheid in [ $\mathrm{m} / \mathrm{s}$ ] komt te staan.

Het grootste probleem zal waarschijnlijk het rekenwerk zijn, omdat het voorgaande alleen bestaat uit (handige) afspraken. Daarom volgt het onderstaande voorbeeld.

Een trein rijdt de afstand van Rotterdam naar Utrecht ( 64 km ). Hij legt deze afstand af in 90 minuten. Bereken de snelheid van deze trein in de daarvoor afgesproken eenheid.

Voor de oplossing van dit vraagstuk staan twee manieren ter beschikking: a. omrekenen van de gegeven van dit vraagstuk in [m]en in [s], en dan de gegevens in de bovenstaande formule invullen. b. beginnen te rekenen met de bovenstaande formule en daarna het antwoord omrekenen in [ $\mathrm{m} / \mathrm{s}$ ]. Methode a. is eigenlijk de beste methode. Hieronder volgt de oplossing van het vraagstuk volgens beide genoemde methoden: a. gegeven: afstand $s=64[\mathrm{~km}]=64000[\mathrm{~m}] \quad \begin{aligned} & \text { tijd } t=90[\mathrm{~min}]=90.60=5400[\mathrm{~s}]\end{aligned}$ gevraagd: snelheid v berekening: $v=\frac{s}{t}$ hierin de gegevens invullen levert: $v=\frac{64000}{5400}\left(=\frac{640}{54}\right)=11,85[\mathrm{~m} / \mathrm{s}]$ antwoord: de snelheid van de trein is $11,85[\mathrm{~m} / \mathrm{s}]$ b. gegeven: afstand $s=64[\mathrm{~km}]$ tijd $t=90[\mathrm{~min}]$ gevraagd: snelheid $v$

antwoord: de snelheid van de trein is $11,85[\mathrm{~m} / \mathrm{s}]$. herhaling basisstof

Maak nu zelf de volgende drie vraagstukken:

1. Een auto rijdt met een snelheid van 120 [ km/u] de afstand van Cillaarshoek naar Rotterdam ( 24 km ). Hoe lang doet de auto over de rit.

2. Jan heeft voor zijn verjaardag een nieuwe step gehad. Hij rijdt een uur lang met een snelheid van $5[\mathrm{~km} / \mathrm{u}]$. Hoe groot is de afstand die Jan in dat uur heeft afgelegd ?

3. De afstand over zee van Amsterdamnaar Göteborg (Zweden) is 600 km . De snelheid van de boot die de veerdienst Amsterdam-Göteborg onderhoudt is $28,6[\mathrm{~km} / \mathrm{u}]$. Hoe lang duurt de overtocht ?

ANTWOORDEN

1. Voor de oplossing van dit probleem gebruiken we nu alleen maar methode a.

gegeven: snelheid v = 120[ km/u] = 33,3[m/s]
    afstand s = 24 km = 24000 m.
gevraagd: tijdsduur t
berekening: v}=\frac{S}{t}->t=\frac{S}{v
    hierin de gegevens invullen levert:
    t = 24000}=33,3 =721 [s
antwoord: de tijdsduur is 721 [s].

2. De formule voor de snelheid moet hierbij op de volgende manier gebruikt worden:

(Als je met dit in een andere vorm schrijven van formules moeilijkheden hebt, kijk dan alvast in het hok ‘kruislings vermenigvuldigen’ op blz. 5 van de stencils van LSE 3). antwoord: de afstand bedraagt 5000 m . 3. antwoord: de tijdsduur bedraagt 75600 [s] of 21 [u].

DE STRAFSCHOP

Zoals je wellicht weet wordt het voetbalspel gespeeld met een bal. Die bal heeft zich de laatste jaren.enorm ontwikkeld. Vroeger schreef men over het ‘bruine monster dat de lat scheert’, tegenwoordig wordt het gestippelde ding ‘in de rebound tegen het nylon gedrukt’. Vroeger gebruikten voetballers een bal met veters die bij nat weer loodzwaar werd, die bij ouderdomsverschijnselen nauwelijks in beweging was te brengen en die in geen geval met de veterkant gekopt moest worden (op straffe van bloedende hoofdwonden). Tegenwoordig speelt hoog en laag met een leren bal die voorzien is van een waterafstotend plastik laagje. Bij nat weer is deze bal ideaal. De moderne, geplastificeerde leren bal is lichter dan de oude bal, en daardoor gemakkelijker in beweging te brengen. Daardoor heeft hij dan ook een vrij grote gemiddelde snelheid als hij wordt weggeschoten. De Westduitse televisie maakte onlangs cijfers bekend van een universitair onderzoek naar de gemiddelde snelheid van een goed geschoten bal. Spelers met een zogenaamd hard schot zorgen voor een snelheid van $92 \mathrm{~km} / \mathrm{u}$. De gemiddelde snelheid die een doorsnee voetballer aan de bal geeft, bedraagt volgende het onderzoek $83,6 \mathrm{~km} / \mathrm{u}$.

In het onderzoek liet men Uwe Seeler, de voormalige midvoor en topscorer van het Westduitse elftal, strafschoppen nemen op een doel dat afwisselend werd verdedigd door doelman Wolter van Hertha BSC en Karguss van Hamburger SV, onlangs uitgeroepen tot de beste Bundesliga-keeper van het lopende seizoen. Men wilde daarbij nagaan hoe groot de kans was dat een goed genomen strafschop gestopt kan worden.

Nadat men de gemiddelde snelheid van een geschoten bal dus becijferd had op $83,6 \mathrm{~km} / \mathrm{u}$, werd de reactie-snelheid van de beide topkeerpers gemeten. In de veronderstelling dat met name Karguss, die in het verleden een reputatie had opgebouwd als erkend strafschop-stopper met een gemiddelde van meer dan éen op twee, een snellere reactie zou hebben dan de gemiddelde burger, toonden de onderzoekers zich verbaasd dat beide keerpers op de gemiddelde reactie van $0,21[s]$ uitkwamen. Karguss en Wolter moesten in het onderzoek een knop indrukken, zodra ze in het ene geval een piepgeluid hoorden, en in het andere geval op een scherm een streep zagen. Zowel op geluid als op beeld weken de reacties van de keepers niet af van het gemiddelde resultaat. Vervolgens toonde men aan dat een goed genomen strafschop, dat wil zeggen éen die zuiver in de hoek van het doel geschoten wordt met een gemiddelde snelheid van $83,6 \mathrm{~km} / \mathrm{u}$, nooit gestopt kan worden door een keeper die in het midden van zijn doel staat, zich aan de regels houdt en dus niet beweegt voordat de strafschop genomen is.

Vragen:

1. reken de snelheid van $83,6 \mathrm{~km} / \mathrm{u}$ om in $\mathrm{m} / \mathrm{s}$.

2. hoe lang doet de bal bij een gemiddelde snelheid van $83,6 \mathrm{~km} / \mathrm{u}$ over de afstand van $11,5 \mathrm{~m}$ van de penalty-stip naar de hoek van het doel ?

3. hoe groot is de snelheid van een keeper, als we ervan uitgaan dat hij de 100 m in $11,0 \mathrm{~s}$ aflegt (het onderzoek ging dus uit van een onwaarschijnlijk snelle keeper ! ) ?

4. hoe lang doet de keeper uit vraag 3 dan over het afleqgen van de afstand van ?. 66 m van het midden van het doel naar de hoek ?

5. hoe iang neaf. tie keeper dan de tijd om te reageren op het schot, om te beslissen naar wolke hoek hij moet gaan en hoe hoog de bal daar zal komen ?

De keeper heeft dus, gezien het antwoord op vraag 5 precies $0,10 \mathrm{~s}$ om te reageren. Omdat uit de metingen was gebleken dat de reactie-snelheid van de keepers $0,21 \mathrm{~s}$ bedraagt, is iedere keeper op een goed genomen strafschop in het gunstigste geval $0,11 \mathrm{~s}$ te laat.

Via zeer vertraagde beelden met Uwe Seeler achter de bal en afwisselend Wolter en Karguss in het doel, toonde de Westduitse televisie de juistheid van het universitaire onderzoek aan. Ook toonde men via beelden dat strafschoppen die worden gestopt of slecht genomen zijn, of worden gekeerd dankzij een te vroeg bewegende keeper. De stelling dat ‘de vrees van de keeper voor de strafschop ongegrond is’ blijkt dus alleen te berusten op slecht genomen strafschoppen of onreglementair handelende keepers. ANTWOORDEN

1. $\vec{v}=23,2[\mathrm{~m} / \mathrm{s}]$

2. $\bar{v}=\frac{s}{t} \rightarrow t=\frac{s}{v}=\frac{11,5}{23,2}=0,50[\mathrm{~s}]$

3. $\bar{v}=\frac{s}{t}=\frac{100}{11,0}=9,09[\mathrm{~m} / \mathrm{s}]$

4. $\bar{v}=\frac{s}{t} \rightarrow t=\frac{s}{v}=\frac{3,66}{9,09}=0,40[\mathrm{~s}]$

5. tijd om te reageren: $t=0,50-0,40=0,10[\mathrm{~s}]$

Handleiding Natuurkunde t.b.v. de P.A.¶

Studieproef 101.01. $1 \quad$ moment_ $=$ kracht xarm (loodrecht)

Bergplaats: boven op kast $A$

Zie handleiding, hfd.01., pag 06 en 07

Omschrijving:

Hoewel het begrip: moment $=$ kracht x arm in het algemeen wel duidelijk is, wordt toch vaak de fout gemaakt, dat men als arm de constructieve verbinding beschouwt tussen de plaats waarde kracht werkt en het draaipunt. .Bij de fiets-trapper (zie fig. 1) denkt men dan het moment te zijn: $F \times$ a in plats van $F \times$ b. Hierin is b de loodrechte afstand.

Fig. 2: Het ontworpen apparaat heeft ten doel deze fout aan te tonen. Het linkerdeel bestaat uit een halve cirkel waaromheen een draad geslagen is. Het rechterdeel is een staafvormig gedeelte. Aan het uiteinde hiervan is ook een ophangdraad bevestigd. Tenslotte is er nog een ophangdraad precies onder het draaipunt. Deze 3 draden aangeduid met $a, b$ en $c$. Van het draaipunt uit is een rode metalen staaf aangebracht, naar links. Deze geeft de arm aan, die geldig is voor het moment aan de linkerzijde.

In alle standen van het apparaat is deze arm constant en gelijk aan 20 cm . Voor de arm aan de rechterzijde moet de loodrechte afstand tussen draad $b$ en $c$ worden opgemeten. Deze verandert bij toepassing van meer of minder gewichten aan de rechterzijde.

Uitvoering: Gebruik de standaard (ophang) gewichtjes van 50 gram. Hang 1 gewichtje aan ieder der 3 draden. Het apparaat is nu in evenwicht. Zowel de afstand tussen $a$ en $b$ als die tussen $b$ en $c$ is nu 20 cm . Hang vervolgens aan de rechterzijde (draad c) een tweede gewichtje bij. Meet vervolgens de loodrechte afstand tussen draad b en c. Deze zal nu 10 cm zijn. Vervolgens een 3 e gewichtje: afstand wordt $6,6 \mathrm{~cm}$ en tenslotte een 4 e gewichtje: afstand wordt 5 cm . Aangezien het apparaat steeds in evenwicht is moet het (vaste) moment links: $50 \times 20$ steeds gelijk zijn aan het moment rechts: totaal gewicht rechts $x$ loodrechte afstand draad b-c. Wij zien dus dat de loodrechte afstand als arm dient te worden beschouwd en niet het materiaal tussen ophangpunt draad $c$ en draaipunt.

Bergplaats: boven op kast B Bestudeer eerst hdl. hfd.05: par. 05 t/m 09

Omschrijving:

In een stalen frame op 2 voetjes is verticaal een stalen horlogeveer gespannen. Op deze veer zijn horizontaal een groot aantal metalen staafjes bevestigd. Wordt d.m.v. een der staafjes een golfbeweging in de veer opgewekt, dan plant deze zich voort langs de gehele veer.

Lopende golven

1. Beweeg staafje $A$ van uit het midden naar rechts en direct daarop weer terug naar het midden. Blijf A vasthouden ! Punt $A$ heeft nu een (halve) trilling gemaakt. Er zal zich nu een ‘lopende golf’ vormen die naar boven gaat. De staafjes wijzen de verdraaiing van de horloge-veer aan. Kijk daartoe tegen de uiteinden van de staafjes. Deze zijn rood gekleurd.

2. De golf weerkaatst bovenaan en komt dan weer terug. Vervolgens kaatst hij weer beneden enz. Hij gaat vele malen op en neer.

3. Terwijl de golf zelf verticaal beweegt, bewegen de staafjes zelf horizontaal. Is dit nu een transversale of een longitudinale golfbeweging ? zie hfd. 05 !

Staande golven: zie par. 05-14 Deze proef lukt het beste, beginnend met volledig stilstaande staafjes : 4. Probeer nu, continu, A van het midden uit naar rechts en terug te zwaaien in een bepaald tempo. Blijf A vasthouden : Probeer in ca. 1 sec. heen en terug te zwaaien. Tel: ‘een en twintig’ (dit is ca. 1 sec ). Men kan na enig proberen het juiste tempo zelf aanvoelen aan de gedragingen van de veer. Na enig proberen ontstaat in het apparaat een zgn. staande golf. Deze gaat niet meer op en neer :

De uiteinden van de staafjes bewegen nu als volgt:

staafjes p bewegen zeer heftig..... de ‘buiken’ staafjes q staan praktisch stil ... de ‘knopen’ de afstand $\lambda$ (labda) is de golflengte. Probeer deze op te meten. Wat is nu de voortplantingssnelheid van de oorspronkelijke lopende golf als de frekwentie bij A op 60 trillingen/min. dus $1 / \mathrm{sec}$. kan worden gesteld?

Practicumboek (Masschelein)¶

Experimenten met optische spektra¶

Zeer veel informatie over de bouw van een atoom, en de structuur van de materie komt uit de studie van de spektra. De bedoeling van de onderstaande proef is kennis te maken met enkele soorten spektra. Zoals bekend kan een atoom in verschillende nauwkeurig bepaalde energietoestanden voorkomen. De elektronen die om de atoomkern bewegen beschrijven vaste banen. In die banen hebben de elektronen zowel kinetische als potentiële energie. Door energie aan het atoom toe te voeren is het mogelijk in de buitenste schil een elektron in een hogere baan te brengen. We zeggen dat het atoom in een aangeslagen of ge-exciteerde toestand komt. De normale toestand van het atoom noemen we ter onderscheiding de grondtoestand.

Een zeer nauwkeurig bepaalde hoeveelheid energie is nodig om het atoom te exciteren. Deze energie kan op verschillende wijzen aan het atoom toegevoerd worden. opdracht: Zoek enkele manieren waarop een atoom kan ge-exciteerd worden.

Een atoom dat zich in een aangeslagen toestand bevindt zal na enige tijd naar de grondtoestand terugkeren. ( $\left.10^{-8} \mathrm{sec} .!\right)$ Deze terugkeer gaat gepaard met het uitzenden van straling, volgens de vergelijking:

De bovenstaande theorie verklaart het ontstaan van de lijnenspektra van de atomen. Er zijn echter nog andere spektra bekend die teruggaan naar de bouw van het atoom of van de molecule.

Emissiespektra¶

Een spektrum uitgezonden door een ge-exciteerde stof noemen we een emissiespektrum. Er bestaan drie types van emissiespektia (a) Het kontinue_spektrum

Een kontinue spektrum bestaat uit een aaneengesloten verzameling van golflengten. Deze spektra worden uitgezonden door tot gloeihitte verwarmde lichamen. Voorbeelden hiervan zijn de zon, de gloeidraad van een lamp, een lichtende bunzenbrandervlam (koolstofdeeltjes!.). (b) Het lijnenspektrum

Dit spektrum bestaat uit scherp gedefi nieerde, geisoleerde golflengten. Dit soort spektrum wordt uitgezonden door elementen die zich in de gasfase bevinden. Voorbeeld: Na-damp in een gasvlam. (c) Het bandenspektrum

Een bandenspektrum bestaat uit groepen van lijnen, waarvan sommige zo dicht bij elkaar komen te liggen, dat wij ze als ‘banden’ interpreteren. Als voorbeeld van een bandenspektrum kunnen we de blauwe kegel van een bunzenbrandervlam vermelden.

Absorptiespektra¶

Als een stof zich in een lichtbundel bevindt, afkomstig van een lichtbron met kontinu emissiespektrum, dan lijken dikwijls sommige golflengten geabsorbeerd te worden. De geabsorbeerde golflengten zijn karakteristiek voor de absorberende stof, en zijn van dezelfde golflengte als die stof bij excitatie zelf zou uitzenden.

Opdracht: Treedt er hier een echte absorptie op? Waar is de energie dan naar toe?

De donkere lijnen of banden die we in zo’n spektrum vaststellen, noemen we absorptiespektrum. Als voorbeeld vermelden we hier de fijne donkere lijnen die we in het zonnespektrum aantreffen, en die we Fraunhoferse lijnen noemen. Deze lijnen ontstan door absorptie van het kontinue zonnelicht door de fotosfeer van de zon.

Opdracht: Zoek op wat we met fotosfeer bedoelen:

1-ste proef¶

In deze proef gaan we enkele ‘vlammenspektra’ waarnemen. We gebruiken daarvoor een zakspektroskoop. De juiste gebruiksaanwijzing vind je bij het instrument. Let erop deze spektroskoop met de grootste zorg te behandelen, want het is een teer instrument.

Onderzoek de spektra van de volgende lichtbronnen, en maak in het practicumschrift de nodige aantekeningen:

1. van een lichtende bunzenbrandervlam (dit is de vlam die ontstaat als de luchttoevoer afgesloten wordt)

2. van de blauwe kegel van een hete bunzenbrandervlam

3. van een brandende elektrische gloeilamp

4. van de zon

5. van een natriumvlam.

Verhit hiertoe een stukje puimsteen op een pijpstenen driehoekje. Dit stukje puimsteen is doordrenkt van een keukenzoutoplossing. 6) van een lithiumvlam. Doop een platinadraadje in een oververzadigde oplossing van lithiumchloride in zoutzuur. Breng de naald in het hete deel van de bunzenbrandervlam. 7) Voer hetzelfde proefje uit met strontium, maar maak de platinanaald voor gebruik volledig schoon.

Geen oplossingen mengen: (anders bederf je het plezier van diegenen die de proef na jou komt uitvoeren!).

2-de proef¶

In deze proef zullen we enkele spektra bekijken in gasontladingsbuisjes. Aangezien je hier met zeer hoge spanningen gaat werken (tot 25000 V ) en dit een zeker risiko inhoudt, moet je voor deze proeven de hulp van de amanuensis of leraar inroepen.

1. Bekijk het spektrum van een met waterstof gevuld gasontladingsbuisje. Maak aantekeningen, en probeer te achterhalen met wat men onder ‘reeksen’ verstaat (Balmer, Paschen.......)

2. Bekijk het spektrum van een met helium gevuld gasontladingsbuisje. Probeer te ontdekken of je analogieën ziet met het waterstofspektrum.

3-de proef¶

In deze proef gaan we het spektrum meten dat uitgezonden wordt door gasvormig THALLIUM. We maken daarvoor gebruik van een 'spektraal’1 amp . Bouw de onderstaande opstelling: Het geheel is opgesteld op een optische bank. De tekening is in bovenaanzicht gemaakt.

Schakel de spektraallamp in. Je moet er rekening mee houden dat deze een zekere ‘opwarmtijd’ nodig heeft. Regel de spleet zo, en stel de lens zodanig op dat er een fijne evenwijdige bundel licht op de tralie valt.

Gebruik de tralie van 7500 lijnen/inch. De traliekonstante bedraagt dan:

Met het oog kijken we door de verschuifbare spleet naar de tralie. We zoeken door verschuiven het 0 -de orde maximum.

Waarin zie je het nulde-orde maximum? Noteer de plaats van het nulde-orde maximum. (je kunt alles in de overzichtstabel op de volgende bladzijde noteren)

Zoek nu in het eerste orde maximum de verschillende lijnen op, en noteer hun plaats. Meet dit zowel links als rechts van het eerste-orde maximum.

Meetresultaten:¶

plaats van het 0 -de orde maximum: . . . . . . . . . . . plaats van de lijnen in het 1 -ste orde maximum: